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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】
(24)【登録日】2024-11-12
(45)【発行日】2024-11-20
(54)【発明の名称】鋼線及び金網
(51)【国際特許分類】
C22C 38/00 20060101AFI20241113BHJP
C22C 38/04 20060101ALI20241113BHJP
C22C 38/60 20060101ALI20241113BHJP
C21D 8/06 20060101ALN20241113BHJP
C22C 18/00 20060101ALN20241113BHJP
C22C 18/04 20060101ALN20241113BHJP
【ＦＩ】
C22C38/00 301Y
C22C38/04
C22C38/60
C21D8/06 A
C22C18/00
C22C18/04
【請求項の数】
12
(21)【出願番号】P 2020118789
(22)【出願日】2020-07-09
(65)【公開番号】P2022022879
(43)【公開日】2022-02-07
【審査請求日】2023-03-17
(73)【特許権者】
【識別番号】000006655
【氏名又は名称】日本製鉄株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】110001519
【氏名又は名称】弁理士法人太陽国際特許事務所
(72)【発明者】
【氏名】坂本 昌
(72)【発明者】
【氏名】小坂 誠
(72)【発明者】
【氏名】平上 大輔
(72)【発明者】
【氏名】真鍋 敏之
(72)【発明者】
【氏名】妙中 真治
【審査官】川村 裕二
(56)【参考文献】
【文献】特開２０００－３３６４５６（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１２－１４０６７４（ＪＰ，Ａ）
【文献】特表２０１９－５０２８１５（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１７－０２５３７０（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２００１－３４２５４４（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１２－２３３２５４（ＪＰ，Ａ）
【文献】西原 公，フラクタルによる再結晶組織の評価の試み，日本金属学会誌，第57巻 第2号，日本，1993年，209-213
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｃ２２Ｃ ３８／００－３８／６０
Ｃ２１Ｄ １／００－１１／００
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
鋼組成が、質量％で、Ｃ：０．３０～１．２０％、
Ｓｉ：０．１０～１．５０％、
Ｍｎ：０．１０～１．００％、
Ｐ：０．０３０％以下、
Ｓ：０．０３０％以下、
Ｎ：０．０２００％以下、及び
Ｏ：０．００７０％以下
を含み、残部がＦｅ及び不純物からなり、
金属組織が、少なくともフェライト及びセメンタイトを含み、鋼線の長手方向に垂直な断面において、前記フェライト、前記セメンタイト、及びパーライトの合計面積率が９５．０％以上であり、フェライト粒の粒界がフラクタル次元にして１．２０～１．９５であり、
線径が、２．０～６．０ｍｍである鋼線。
【請求項2】
前記Ｆｅの一部に代えて、質量％で、Ｃｒ：１．５０％以下、
Ｂ：０．００５０％以下、
Ｔｉ：０．０４０％以下、
Ｍｏ：０．４０％以下、
Ｖ：０．３０％以下、
Ｃｕ：０．５０％以下、
Ａｌ：０．０８０％以下、
Ｎｉ：０．５０％以下、及び
Ｎｂ：０．１０％以下、
からなる群から選ばれる１種又は２種以上を含む請求項１に記載の鋼線。
【請求項3】
前記Ｆｅの一部に代えて、質量％で、Ｍｇ：０．０１０％以下、
Ｚｒ：０．０１０％以下、
Ｓｂ：０．０１５％以下、
Ｗ：０．０１０％以下、
ＲＥＭ（原子番号５７から７１までの元素）：０．００５％以下、
Ｈｆ：０．００５％以下、
Ｔａ：０．０５０％以下、
Ｃａ：０．００５％以下、
Ｓｎ：０．０５０％以下、
Ｂｉ：０．０５０％以下、
Ｔｅ：０．０５０％以下、
Ｚｎ：０．０５０％以下、及び
Ｃｏ：０．１０％以下
からなる群から選ばれる１種又は２種以上を含む請求項１又は請求項２に記載の鋼線。
【請求項4】
引張試験における引張強さが５００～１２００ＭＰａであり、単位断面積当たりの吸収エネルギーが１６００Ｊ／ｃｍ２以上である請求項１～請求項３のいずれか１項に記載の鋼線。
【請求項5】
前記金属組織は、前記鋼線の半径をＲとしたとき、前記断面の中心軸からの距離が０．４×Ｒ以内の中心領域において、アスペクト比が１．０～２．５の球状セメンタイト、前記球状セメンタイトが分散したフェライト、及びラメラ間隔が０．３μｍ以上のパーライトの合計面積率が、７０％以上である請求項１～請求項４のいずれか１項に記載の鋼線。
【請求項6】
前記金属組織は、前記鋼線の半径をＲとしたとき、前記断面の中心軸からの距離が０．４×Ｒ以内の中心領域において、ラメラ間隔が０．３μｍ未満のパーライト及びベイナイトの合計面積率が、３０．０％以下である請求項１～請求項５のいずれか１項に記載の鋼線。
【請求項7】
前記金属組織は、前記鋼線の半径をＲとしたとき、前記断面の中心軸からの距離が０．４×Ｒ以内の中心領域において、アスペクト比が１．０～２．５の球状セメンタイトに対し、前記アスペクト比が１．０～２．５であり、かつ、長径が０．１～０．５μｍである前記球状セメンタイトの面積率が、９０．０％以上である請求項１～請求項６のいずれか１項に記載の鋼線。
【請求項8】
引張試験における破断伸びが１０．０～３０．０％であり、ねじり試験において縦割れせずに破断するまでのねじり回数が２５回以上である請求項１～請求項７のいずれか１項に記載の鋼線。
【請求項9】
引張試験における降伏比が５０．０～８０．０％であり、絞りが５５．０％以上である請求項１～請求項８のいずれか１項に記載の鋼線。
【請求項10】
表面に亜鉛系めっき層を有する請求項１～請求項９のいずれか１項に記載の鋼線。
【請求項11】
金網用である請求項１～請求項１０のいずれか１項に記載の鋼線。
【請求項12】
請求項１～請求項１１のいずれか１項に記載の鋼線を用いて製網した金網。【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本開示は、鋼線及び金網に関する。
【背景技術】
【0002】
例えば、山間地では、道路への落石による災害を防ぐため、落石防護工が設置されている。落石防護工の例として、待ち受け型落石防護ネットや地山斜面を固定する落石防護柵などがある。これらの落石防護工の部材として金網があり、この金網に使用される素材は、Ｃを殆ど含まない鋼組成の線材を伸線、焼鈍、亜鉛（Ｚｎ）めっきしたＺｎめっき鋼線が一般的に使用される。この金網の素材に要求される特性は、落石の落下エネルギーを吸収するための高いエネルギー吸収性能である。また、防護工が道路と近接する位置に設置される場合、落石を受け止めた際に金網が破断して石が飛び出さないまでも、金網の張り出し距離が大きくなると交通の妨げとなる。このため、落石防護用ネットの金網には、少ない伸びの中で高いエネルギーを吸収する能力も併せて有することが望ましい。
【0003】
吸収エネルギー能は、一般的には引張強さと伸びに大きく影響を受ける。鋼線においては、伸線加工と熱処理を合わせて、組織や機械的特性を制御する技術が提案されている。
例えば、特許文献１には、熱間圧延線材を伸線加工し、その伸線材を所定の条件で短時間のうちに球状化焼鈍して、従来法と遜色のない程度に炭化物を球状化できることが示されている。
また、特許文献２には、断面におけるフェライトの結晶粒径を９μｍ以下、残留オーステナイト量を面積率で８％以上に制御することで、吸収エネルギーが１３００Ｊ／ｃｍ２以上である鋼線が開示されている。
例えば、特許文献１には、熱間圧延線材を伸線加工し、その伸線材を所定の条件で短時間のうちに球状化焼鈍して、従来法と遜色のない程度に炭化物を球状化できることが示されている。
また、特許文献２には、断面におけるフェライトの結晶粒径を９μｍ以下、残留オーステナイト量を面積率で８％以上に制御することで、吸収エネルギーが１３００Ｊ／ｃｍ２以上である鋼線が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
【文献】特開昭５９－１１６３３０号公報
【文献】特開２０１７－１９０５１５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
しかしながら、特許文献１に開示されている鋼線は、従来法と比較して絞り値で測定される延性が同等であるものの、引張強さが低く、金網に適用したとしても、金網の吸収エネルギーは小さくなると考えられる。
特許文献２に開示されている鋼線は、８％以上の面積率の残留オーステナイトや９μｍ以下に微細化したフェライトに制御する必要があるため、製造方法が煩雑であり、費用が掛かると推定される。また、製網時に曲げ加工を施した部位は、残留オーステナイトが組織変化し、落石防護工として、機能が低下する可能性がある。
特許文献２に開示されている鋼線は、８％以上の面積率の残留オーステナイトや９μｍ以下に微細化したフェライトに制御する必要があるため、製造方法が煩雑であり、費用が掛かると推定される。また、製網時に曲げ加工を施した部位は、残留オーステナイトが組織変化し、落石防護工として、機能が低下する可能性がある。
【0006】
本開示は、高い吸収エネルギー性能を有し、例えば落石防護工の金網の素材として用いた場合に落石による金網の張出しを抑制することが可能な鋼線、及び金網を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0007】
上記目的は、以下の手段により達成される。
＜１＞ 鋼組成が、質量％で、
Ｃ：０．３０～１．２０％、
Ｓｉ：０．１０～１．５０％、
Ｍｎ：０．１０～１．００％、
Ｐ：０．０３０％以下、
Ｓ：０．０３０％以下、
Ｎ：０．０２００％以下、及び
Ｏ：０．００７０％以下
を含み、残部がＦｅ及び不純物からなり、
金属組織が、少なくともフェライト及びセメンタイトを含み、鋼線の長手方向に垂直な断面において、前記フェライト、前記セメンタイト、及びパーライトの合計面積率が９５．０％以上であり、フェライト粒の粒界がフラクタル次元にして１．２０～１．９５である鋼線。
＜２＞ 前記Ｆｅの一部に代えて、質量％で、
Ｃｒ：１．５０％以下、
Ｂ：０．００５０％以下、
Ｔｉ：０．０４０％以下、
Ｍｏ：０．４０％以下、
Ｖ：０．３０％以下、
Ｃｕ：０．５０％以下、
Ａｌ：０．０８０％以下、
Ｎｉ：０．５０％以下、及び
Ｎｂ：０．１０％以下、
からなる群から選ばれる１種又は２種以上を含む＜１＞に記載の鋼線。
＜３＞ 前記Ｆｅの一部に代えて、質量％で、
Ｍｇ：０．０１０％以下、
Ｚｒ：０．０１０％以下、
Ｓｂ：０．０１５％以下、
Ｗ：０．０１０％以下、
ＲＥＭ（原子番号５７から７１までの元素）：０．００５％以下、
Ｈｆ：０．００５％以下、
Ｔａ：０．０５０％以下、
Ｃａ：０．００５％以下、
Ｓｎ：０．０５０％以下、
Ｂｉ：０．０５０％以下、
Ｔｅ：０．０５０％以下、
Ｚｎ：０．０５０％以下、及び
Ｃｏ：０．１０％以下
からなる群から選ばれる１種又は２種以上を含む＜１＞又は＜２＞に記載の鋼線。
＜４＞ 引張試験における引張強さが５００～１２００ＭＰａであり、単位断面積当たりの吸収エネルギーが１６００Ｊ／ｃｍ２以上である＜１＞～＜３＞のいずれか１つに記載の鋼線。
＜５＞ 前記金属組織は、前記鋼線の半径をＲとしたとき、前記断面の中心軸からの距離が０．４×Ｒ以内の中心領域において、アスペクト比が１．０～２．５の球状セメンタイト、前記球状セメンタイトが分散したフェライト、及びラメラ間隔が０．３μｍ以上のパーライトの合計面積率が、７０％以上である＜１＞～＜４＞のいずれか１つに記載の鋼線。
＜６＞ 前記金属組織は、前記鋼線の半径をＲとしたとき、前記断面の中心軸からの距離が０．４×Ｒ以内の中心領域において、ラメラ間隔が０．３μｍ未満のパーライト及びベイナイトの合計面積率が、３０．０％以下である＜１＞～＜５＞のいずれか１つに記載の鋼線。
＜７＞ 前記金属組織は、前記鋼線の半径をＲとしたとき、前記断面の中心軸からの距離が０．４×Ｒ以内の中心領域において、アスペクト比が１．０～２．５の球状セメンタイトに対し、前記アスペクト比が１．０～２．５であり、かつ、長径が０．１～０．５μｍである前記球状セメンタイトの面積率が、９０．０％以上である＜１＞～＜６＞のいずれか１つに記載の鋼線。
＜８＞ 引張試験における破断伸びが１０．０～３０．０％であり、ねじり試験において縦割れせずに破断するまでのねじり回数が２５回以上である＜１＞～＜７＞のいずれか１つに記載の鋼線。
＜９＞ 引張試験における降伏比が５０．０～８０．０％であり、絞りが５５．０％以上である＜１＞～＜８＞のいずれか１つに記載の鋼線。
＜１０＞ 表面に亜鉛系めっき層を有する＜１＞～＜９＞のいずれか１つに記載の鋼線。
＜１１＞ 金網用である＜１＞～＜１０＞のいずれか１つに記載の鋼線。
＜１２＞ ＜１＞～＜１１＞のいずれか１つに記載の鋼線を用いて製網した金網。
＜１＞ 鋼組成が、質量％で、
Ｃ：０．３０～１．２０％、
Ｓｉ：０．１０～１．５０％、
Ｍｎ：０．１０～１．００％、
Ｐ：０．０３０％以下、
Ｓ：０．０３０％以下、
Ｎ：０．０２００％以下、及び
Ｏ：０．００７０％以下
を含み、残部がＦｅ及び不純物からなり、
金属組織が、少なくともフェライト及びセメンタイトを含み、鋼線の長手方向に垂直な断面において、前記フェライト、前記セメンタイト、及びパーライトの合計面積率が９５．０％以上であり、フェライト粒の粒界がフラクタル次元にして１．２０～１．９５である鋼線。
＜２＞ 前記Ｆｅの一部に代えて、質量％で、
Ｃｒ：１．５０％以下、
Ｂ：０．００５０％以下、
Ｔｉ：０．０４０％以下、
Ｍｏ：０．４０％以下、
Ｖ：０．３０％以下、
Ｃｕ：０．５０％以下、
Ａｌ：０．０８０％以下、
Ｎｉ：０．５０％以下、及び
Ｎｂ：０．１０％以下、
からなる群から選ばれる１種又は２種以上を含む＜１＞に記載の鋼線。
＜３＞ 前記Ｆｅの一部に代えて、質量％で、
Ｍｇ：０．０１０％以下、
Ｚｒ：０．０１０％以下、
Ｓｂ：０．０１５％以下、
Ｗ：０．０１０％以下、
ＲＥＭ（原子番号５７から７１までの元素）：０．００５％以下、
Ｈｆ：０．００５％以下、
Ｔａ：０．０５０％以下、
Ｃａ：０．００５％以下、
Ｓｎ：０．０５０％以下、
Ｂｉ：０．０５０％以下、
Ｔｅ：０．０５０％以下、
Ｚｎ：０．０５０％以下、及び
Ｃｏ：０．１０％以下
からなる群から選ばれる１種又は２種以上を含む＜１＞又は＜２＞に記載の鋼線。
＜４＞ 引張試験における引張強さが５００～１２００ＭＰａであり、単位断面積当たりの吸収エネルギーが１６００Ｊ／ｃｍ２以上である＜１＞～＜３＞のいずれか１つに記載の鋼線。
＜５＞ 前記金属組織は、前記鋼線の半径をＲとしたとき、前記断面の中心軸からの距離が０．４×Ｒ以内の中心領域において、アスペクト比が１．０～２．５の球状セメンタイト、前記球状セメンタイトが分散したフェライト、及びラメラ間隔が０．３μｍ以上のパーライトの合計面積率が、７０％以上である＜１＞～＜４＞のいずれか１つに記載の鋼線。
＜６＞ 前記金属組織は、前記鋼線の半径をＲとしたとき、前記断面の中心軸からの距離が０．４×Ｒ以内の中心領域において、ラメラ間隔が０．３μｍ未満のパーライト及びベイナイトの合計面積率が、３０．０％以下である＜１＞～＜５＞のいずれか１つに記載の鋼線。
＜７＞ 前記金属組織は、前記鋼線の半径をＲとしたとき、前記断面の中心軸からの距離が０．４×Ｒ以内の中心領域において、アスペクト比が１．０～２．５の球状セメンタイトに対し、前記アスペクト比が１．０～２．５であり、かつ、長径が０．１～０．５μｍである前記球状セメンタイトの面積率が、９０．０％以上である＜１＞～＜６＞のいずれか１つに記載の鋼線。
＜８＞ 引張試験における破断伸びが１０．０～３０．０％であり、ねじり試験において縦割れせずに破断するまでのねじり回数が２５回以上である＜１＞～＜７＞のいずれか１つに記載の鋼線。
＜９＞ 引張試験における降伏比が５０．０～８０．０％であり、絞りが５５．０％以上である＜１＞～＜８＞のいずれか１つに記載の鋼線。
＜１０＞ 表面に亜鉛系めっき層を有する＜１＞～＜９＞のいずれか１つに記載の鋼線。
＜１１＞ 金網用である＜１＞～＜１０＞のいずれか１つに記載の鋼線。
＜１２＞ ＜１＞～＜１１＞のいずれか１つに記載の鋼線を用いて製網した金網。
【発明の効果】
【0008】
本開示によれば、高い吸収エネルギー性能を有し、例えば落石防護工の金網の素材として用いた場合に落石による金網の張出しを抑制することが可能な鋼線、及び金網を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【0009】
【図1】フラクタル次元の求め方を説明するための図であり、粒界が単純な形状の場合と複雑な場合の２つについて、分割数（１／Ｌ）＝３、４、６、８でそれぞれ粒界が通る区画の数（Ｎ）を計数した結果を示す説明図である。
【図2】フラクタル次元の求め方を説明するための図であり、粒界が単純な形状の場合と複雑な場合の２つについて、分割数（１／Ｌ）＝１２、１６でそれぞれ粒界が通る区画の数（Ｎ）を計数し、図２に示す計数結果と併せてｌｏｇＬ（分割数）とｌｏｇＮ（粒界が通る区画の数）の関係の傾きからフラクタル次元を算出する方法を示す説明図である。
【図3】本開示に係る鋼線の横断面において金属組織を観察する中心領域を示す概略図である。
【図4】実施例で観察した球状セメンタイトの一例を示すＳＥＭ画像である。
【発明を実施するための形態】
【0010】
以下、本開示の一例である実施形態について詳しく説明する。
なお、本明細書中において、化学組成の各元素の含有量の「％」表示は、「質量％」を意味する。
化学組成の各元素の含有量を「量」と表記することがある。例えば、Ｃの含有量は、Ｃ量と表記することがある。
「～」を用いて表される数値範囲は、「～」の前後に記載される数値を下限値及び上限値として含む範囲を意味する。ただし、「～」の前後に記載される数値に「超え」または「未満」が付されている場合の数値範囲は、これら数値を下限値または上限値として含まない範囲を意味する。
本明細書中に段階的に記載されている数値範囲において、ある段階的な数値範囲の上限値は、他の段階的な記載の数値範囲の上限値に置き換えてもよく、ある段階的な数値範囲の下限値は、他の段階的な記載の数値範囲の下限値に置き換えてもよい。また、上限値又は下限値を実施例に示されている値に置き換えてもよい。
「中心軸」とは、鋼線の軸方向（長手方向）と直交する断面（横断面）の中心点を通り、軸方向に延びる仮想線を意味する。
「工程」との用語は、独立した工程だけではなく、他の工程と明確に区別できない場合であってもその工程の所期の目的が達成されれば、本用語に含まれる。
なお、本明細書中において、化学組成の各元素の含有量の「％」表示は、「質量％」を意味する。
化学組成の各元素の含有量を「量」と表記することがある。例えば、Ｃの含有量は、Ｃ量と表記することがある。
「～」を用いて表される数値範囲は、「～」の前後に記載される数値を下限値及び上限値として含む範囲を意味する。ただし、「～」の前後に記載される数値に「超え」または「未満」が付されている場合の数値範囲は、これら数値を下限値または上限値として含まない範囲を意味する。
本明細書中に段階的に記載されている数値範囲において、ある段階的な数値範囲の上限値は、他の段階的な記載の数値範囲の上限値に置き換えてもよく、ある段階的な数値範囲の下限値は、他の段階的な記載の数値範囲の下限値に置き換えてもよい。また、上限値又は下限値を実施例に示されている値に置き換えてもよい。
「中心軸」とは、鋼線の軸方向（長手方向）と直交する断面（横断面）の中心点を通り、軸方向に延びる仮想線を意味する。
「工程」との用語は、独立した工程だけではなく、他の工程と明確に区別できない場合であってもその工程の所期の目的が達成されれば、本用語に含まれる。
【0011】
本発明者らは、落石エネルギー等の衝撃を効果的に吸収させるための金網の部材として好適な鋼線を創出すべく検討を行った。
通常、落石防護用金網用の鉄線の炭素含有量は０．１％以下であり、一般的には、伸線後、焼鈍して用いられるが、これは、後工程で製網をするために、伸線で曲げ加工性が低下した鉄線を軟らかくするためであり、エネルギー吸収能を高めるために行われるものではない。
一方、一般的に冷間伸線することで高い張力を得られる高炭素鋼線の分野においては、一旦高張力が得られた高炭素鋼線をわざわざ焼鈍コストをかけて球状化焼鈍することは少ない。炭素含有量が０．３０％以上での鋼材の製品において、製造工程で球状化焼鈍を含む例としては、ボルト用鋼や軸受用鋼などがある。ただし、いずれもその後の冷間鍛造など成型工程などで加工性を確保するためであり、落石防護工などでのエネルギー吸収能を高めるものではない。
そこで、本発明者らが鋭意検討を重ねた結果、中炭素鋼以上のＣ量を含有するなど鋼成分と金属組織を制御することで、エネルギー吸収能が高く、製網が可能な鋼線とすることができることを知見した。そして、この鋼線を用いてひし形金網を製網することで、落石吸収時の張り出し距離を抑えて、衝突エネルギーを効果的に吸収することができるひし形金網が得られることを見出し、本開示の完成に至った。
通常、落石防護用金網用の鉄線の炭素含有量は０．１％以下であり、一般的には、伸線後、焼鈍して用いられるが、これは、後工程で製網をするために、伸線で曲げ加工性が低下した鉄線を軟らかくするためであり、エネルギー吸収能を高めるために行われるものではない。
一方、一般的に冷間伸線することで高い張力を得られる高炭素鋼線の分野においては、一旦高張力が得られた高炭素鋼線をわざわざ焼鈍コストをかけて球状化焼鈍することは少ない。炭素含有量が０．３０％以上での鋼材の製品において、製造工程で球状化焼鈍を含む例としては、ボルト用鋼や軸受用鋼などがある。ただし、いずれもその後の冷間鍛造など成型工程などで加工性を確保するためであり、落石防護工などでのエネルギー吸収能を高めるものではない。
そこで、本発明者らが鋭意検討を重ねた結果、中炭素鋼以上のＣ量を含有するなど鋼成分と金属組織を制御することで、エネルギー吸収能が高く、製網が可能な鋼線とすることができることを知見した。そして、この鋼線を用いてひし形金網を製網することで、落石吸収時の張り出し距離を抑えて、衝突エネルギーを効果的に吸収することができるひし形金網が得られることを見出し、本開示の完成に至った。
【0012】
以下、本開示に係る鋼線の詳細について説明する。
本開示に係る鋼線は、
鋼組成が、質量％で、
Ｃ：０．３０～１．２０％、
Ｓｉ：０．１０～１．５０％、
Ｍｎ：０．１０～１．００％、
Ｐ：０．０３０％以下、
Ｓ：０．０３０％以下、
Ｎ：０．０２００％以下、及び
Ｏ：０．００７０％以下
を含み、残部がＦｅ及び不純物からなり、
金属組織が、少なくとも前記フェライト及び前記セメンタイトを含み、鋼線の長手方向に垂直な断面において、前記フェライト、前記セメンタイト、及びパーライトの合計面積率が９５．０％以上であり、フェライト粒の粒界がフラクタル次元にして１．２０～１．９５である。
本開示に係る鋼線は、
鋼組成が、質量％で、
Ｃ：０．３０～１．２０％、
Ｓｉ：０．１０～１．５０％、
Ｍｎ：０．１０～１．００％、
Ｐ：０．０３０％以下、
Ｓ：０．０３０％以下、
Ｎ：０．０２００％以下、及び
Ｏ：０．００７０％以下
を含み、残部がＦｅ及び不純物からなり、
金属組織が、少なくとも前記フェライト及び前記セメンタイトを含み、鋼線の長手方向に垂直な断面において、前記フェライト、前記セメンタイト、及びパーライトの合計面積率が９５．０％以上であり、フェライト粒の粒界がフラクタル次元にして１．２０～１．９５である。
【0013】
［鋼組成］
本開示に係る鋼線の鋼組成について説明する。
本開示に係る鋼線の鋼組成について説明する。
【0014】
（Ｃ：０．３０％～１．２０％）
Ｃ（炭素）は、鋼材の必要強度を付与するために必須の元素である。Ｃ含有量が０．３０％未満ではセメンタイトが少なく、本開示で規定する金属組織を得ることが難しくなる。また、鋼線の引張強さの低下を招き、吸収エネルギー能が低下する。そのため、Ｃ含有量を０．３０％以上とする。一方、Ｃ含有量が１．２０％を超えると、鋼線の引張強さが過度に高くなり、製網性が低下し、また、破断伸びが低下することで、落石受け止め時の吸収エネルギー能が低下する。そのため、Ｃ含有量の上限は１．２０％とする。Ｃ含有量は、好ましくは、０．６０％以上１．１５％以下であり、より好ましくは０．８０％以上１．１０％以下であり、さらに好ましくは０．９０％以上１．０８％以下である。
Ｃ（炭素）は、鋼材の必要強度を付与するために必須の元素である。Ｃ含有量が０．３０％未満ではセメンタイトが少なく、本開示で規定する金属組織を得ることが難しくなる。また、鋼線の引張強さの低下を招き、吸収エネルギー能が低下する。そのため、Ｃ含有量を０．３０％以上とする。一方、Ｃ含有量が１．２０％を超えると、鋼線の引張強さが過度に高くなり、製網性が低下し、また、破断伸びが低下することで、落石受け止め時の吸収エネルギー能が低下する。そのため、Ｃ含有量の上限は１．２０％とする。Ｃ含有量は、好ましくは、０．６０％以上１．１５％以下であり、より好ましくは０．８０％以上１．１０％以下であり、さらに好ましくは０．９０％以上１．０８％以下である。
【0015】
（Ｓｉ：０．１０～１．５０％）
Ｓｉ（珪素）は、鋼の脱酸に有効な元素である他、初析セメンタイトの生成を抑制する効果やフェライトを強化する効果が得られる。これらの効果を有効に発揮させるためには、Ｓｉを０．１０％以上含有することが必要である。しかしながら、Ｓｉを過剰に含有すると、これらの効果が飽和するため、Ｓｉ含有量の上限は１．５０％に定める。Ｓｉ含有量は、好ましくは０．１５％以上１．００％以下である。
Ｓｉ（珪素）は、鋼の脱酸に有効な元素である他、初析セメンタイトの生成を抑制する効果やフェライトを強化する効果が得られる。これらの効果を有効に発揮させるためには、Ｓｉを０．１０％以上含有することが必要である。しかしながら、Ｓｉを過剰に含有すると、これらの効果が飽和するため、Ｓｉ含有量の上限は１．５０％に定める。Ｓｉ含有量は、好ましくは０．１５％以上１．００％以下である。
【0016】
（Ｍｎ：０．１０～１．００％）
Ｍｎ（マンガン）は、脱酸及び脱硫に有用である他、オーステナイトからの初析セメンタイトや粒界フェライトの変態を遅延させる効果があり、線材の組織をパーライト主体にするために有用な元素である。このような作用を有効に発揮させるには、Ｍｎ含有量は０．１０％以上とすることが必要であり、好ましくは０．２０％以上であり、さらに好ましくは０．４０％以上である。一方、Ｍｎは、過剰に含有しても上記効果が飽和する他、偏析により加工性を低下させてしまう可能性がある。そのため、Ｍｎ含有量の上限は１．００％であり、好ましくは０．８０％以下であり、より好ましくは０．６０％以下である。
Ｍｎ（マンガン）は、脱酸及び脱硫に有用である他、オーステナイトからの初析セメンタイトや粒界フェライトの変態を遅延させる効果があり、線材の組織をパーライト主体にするために有用な元素である。このような作用を有効に発揮させるには、Ｍｎ含有量は０．１０％以上とすることが必要であり、好ましくは０．２０％以上であり、さらに好ましくは０．４０％以上である。一方、Ｍｎは、過剰に含有しても上記効果が飽和する他、偏析により加工性を低下させてしまう可能性がある。そのため、Ｍｎ含有量の上限は１．００％であり、好ましくは０．８０％以下であり、より好ましくは０．６０％以下である。
【0017】
（Ｐ：０．０３０％以下）
Ｐ（リン）は、粒界に偏析して鋼を脆化させる不純物元素であるため、Ｐ含有量の上限を０．０３０％に限定する。好ましくは０．０２０％以下、さらに好ましくは０．０１０％以下である。
なお、Ｐ量が少ないほど好ましいが、脱Ｐコストを低減する観点から、Ｐ量の下限は０．００３％であってもよく、０．００５％であってもよい。
Ｐ（リン）は、粒界に偏析して鋼を脆化させる不純物元素であるため、Ｐ含有量の上限を０．０３０％に限定する。好ましくは０．０２０％以下、さらに好ましくは０．０１０％以下である。
なお、Ｐ量が少ないほど好ましいが、脱Ｐコストを低減する観点から、Ｐ量の下限は０．００３％であってもよく、０．００５％であってもよい。
【0018】
（Ｓ：０．０３０％以下）
Ｓ（硫黄）は、粒界に偏析して鋼を脆化させる不純物元素であるため、Ｓ含有量の上限を０．０３０％に限定する。好ましくは０．０２０％以下、さらに好ましくは０．０１０％以下である。
なお、Ｓ量が少ないほど好ましいが、脱Ｓコストを低減する観点から、Ｓ量の下限は０．００３％であってもよく、０．００５％であってもよい。
Ｓ（硫黄）は、粒界に偏析して鋼を脆化させる不純物元素であるため、Ｓ含有量の上限を０．０３０％に限定する。好ましくは０．０２０％以下、さらに好ましくは０．０１０％以下である。
なお、Ｓ量が少ないほど好ましいが、脱Ｓコストを低減する観点から、Ｓ量の下限は０．００３％であってもよく、０．００５％であってもよい。
【0019】
（Ｎ：０．０２００％以下）
Ｎ（窒素）は、フェライト素地に固溶して鋼を脆化させる不純物元素であり、上限を０．０２００％に限定する。Ｎ量は、好ましくは０．００５０％以下、さらに好ましくは０．００４０％以下である。
なお、Ｎ量の下限は限定されないが、脱Ｎコストを低減する観点から、Ｎ量の下限は０．００１０％であってもよく、０．００２０％であってもよい。
Ｎ（窒素）は、フェライト素地に固溶して鋼を脆化させる不純物元素であり、上限を０．０２００％に限定する。Ｎ量は、好ましくは０．００５０％以下、さらに好ましくは０．００４０％以下である。
なお、Ｎ量の下限は限定されないが、脱Ｎコストを低減する観点から、Ｎ量の下限は０．００１０％であってもよく、０．００２０％であってもよい。
【0020】
（Ｏ：０．００７０％以下）
Ｏ（酸素）は鋼線の酸化物系介在物量に関わる不純物元素である。Ｏ含有量を０．００７０％以下にすることで、粗大酸化物に起因する吸収エネルギーの低下を抑制することができる。好ましくは０．００５０％以下、さらに好ましくは０．００４０％以下である。
なお、Ｏ量の下限は限定されないが、脱Ｏコストを低減する観点から、Ｏ量の下限は０．０００５％であってもよく、０．００１０％であってもよい。
Ｏ（酸素）は鋼線の酸化物系介在物量に関わる不純物元素である。Ｏ含有量を０．００７０％以下にすることで、粗大酸化物に起因する吸収エネルギーの低下を抑制することができる。好ましくは０．００５０％以下、さらに好ましくは０．００４０％以下である。
なお、Ｏ量の下限は限定されないが、脱Ｏコストを低減する観点から、Ｏ量の下限は０．０００５％であってもよく、０．００１０％であってもよい。
【0021】
本開示に係る鋼線は、前記元素を鋼の基本成分とし、残部はＦｅ（鉄）を主体とするものである。ここで「Ｆｅを主体とする」とは、前記鋼の基本成分以外の残部が、Ｆｅ及び不純物であるか、Ｆｅ、不純物、及び任意成分であることを意味する。すなわち、本開示に係る鋼線は、鋼組成が、前記基本成分、Ｆｅ及び不純物から構成されていてもよいし、Ｆｅの一部に代えて、更に強度、製網性等の向上を目的として、以下の様な選択的許容含有元素（任意元素）を１種又は２種以上、積極的に含有してもよい。ただし、以下の任意元素は必須ではなく、含有しなくても（すなわち、含有量が０％であっても）本開示に係る鋼線の効果は得られる。
なお、不純物とは、鋼線を工業的に製造する際に、原料としての鉱石、スクラップ、又は製造環境などから混入されるものであって、本開示に係る鋼線に悪影響を与えない（すなわち、効果を妨げない）範囲で許容されるものを意味する。
なお、不純物とは、鋼線を工業的に製造する際に、原料としての鉱石、スクラップ、又は製造環境などから混入されるものであって、本開示に係る鋼線に悪影響を与えない（すなわち、効果を妨げない）範囲で許容されるものを意味する。
【0022】
（Ａｌ：０．０８０％以下）
Ａｌ（アルミニウム）は必須成分ではないが、製鋼時の脱酸元素として有用であるので含有してもよい。Ａｌを含有した場合、ＡｌＮを析出し、フェライト素地を微細化する効果がある。しかし、Ａｌを０．０８０％を超えて過剰に含有すると、粗大なＡｌ介在物を生成して延性を低下させる場合がある。したがって、Ａｌを含有する場合の上限値は０．０８０％とする。より好ましくは０．０５０％以下であり、さらに好ましくは０．０３０％以下である。Ａｌ含有量の下限は特に限定されないが、Ａｌを脱酸元素として積極的に活用する場合は、０．００５％以上が好ましく、より好ましくは０．０１０％以上である。
なお、Ａｌを脱酸元素として活用しない場合は、Ａｌは不純物として含まれる範囲内とし、Ａｌ量の上限は０．０１０％未満であってもよい。
Ａｌ（アルミニウム）は必須成分ではないが、製鋼時の脱酸元素として有用であるので含有してもよい。Ａｌを含有した場合、ＡｌＮを析出し、フェライト素地を微細化する効果がある。しかし、Ａｌを０．０８０％を超えて過剰に含有すると、粗大なＡｌ介在物を生成して延性を低下させる場合がある。したがって、Ａｌを含有する場合の上限値は０．０８０％とする。より好ましくは０．０５０％以下であり、さらに好ましくは０．０３０％以下である。Ａｌ含有量の下限は特に限定されないが、Ａｌを脱酸元素として積極的に活用する場合は、０．００５％以上が好ましく、より好ましくは０．０１０％以上である。
なお、Ａｌを脱酸元素として活用しない場合は、Ａｌは不純物として含まれる範囲内とし、Ａｌ量の上限は０．０１０％未満であってもよい。
【0023】
（Ｃｒ：１．５０％以下）
Ｃｒ（クロム）は、Ｍｎと同様にオーステナイトからの初析セメンタイトや粒界フェライトの変態を遅延させる効果があり、本開示に係る鋼線を得るための伸線加工前の圧延線材においてパーライト主体の組織を得るために有用な元素である。また、Ｃｒは、セメンタイトを安定化するため、焼鈍時の球状化を適度に補助する効果が見込める。しかし、Ｃｒを１．５０％超含有すると、これら効果が飽和する他、焼入れ性が高くなり、熱間圧延時の冷却過程でベイナイト、マルテンサイト等の過冷組織が発生し易くなることや変態完了までの時間が長時間となり、生産性の低下や設備コストの増加につながる。Ｃｒ含有量は、好ましくは０．０５％以上０．３０％以下であり、さらに好ましくは０．１０％以上０．２５％以下である。
Ｃｒ（クロム）は、Ｍｎと同様にオーステナイトからの初析セメンタイトや粒界フェライトの変態を遅延させる効果があり、本開示に係る鋼線を得るための伸線加工前の圧延線材においてパーライト主体の組織を得るために有用な元素である。また、Ｃｒは、セメンタイトを安定化するため、焼鈍時の球状化を適度に補助する効果が見込める。しかし、Ｃｒを１．５０％超含有すると、これら効果が飽和する他、焼入れ性が高くなり、熱間圧延時の冷却過程でベイナイト、マルテンサイト等の過冷組織が発生し易くなることや変態完了までの時間が長時間となり、生産性の低下や設備コストの増加につながる。Ｃｒ含有量は、好ましくは０．０５％以上０．３０％以下であり、さらに好ましくは０．１０％以上０．２５％以下である。
【0024】
（Ｂ：０．００５０％以下）
Ｂ（ホウ素）は、微量添加で結晶粒界の強度を強化し、粒界フェライトの析出を抑制する。しかし、Ｂを０．００５０％超含有すると、Ｆｅ２３（ＣＢ）６等の炭化物を形成し、粒界の結合を阻害する要因になる。したがって、Ｂを含有させる場合、Ｂ含有量は、０．００５０％以下とすることが好ましい。Ｂ含有量は、より好ましくは０．０００５～０．００３０％、さらに好ましくは０．０００８～０．００２０％である。
Ｂ（ホウ素）は、微量添加で結晶粒界の強度を強化し、粒界フェライトの析出を抑制する。しかし、Ｂを０．００５０％超含有すると、Ｆｅ２３（ＣＢ）６等の炭化物を形成し、粒界の結合を阻害する要因になる。したがって、Ｂを含有させる場合、Ｂ含有量は、０．００５０％以下とすることが好ましい。Ｂ含有量は、より好ましくは０．０００５～０．００３０％、さらに好ましくは０．０００８～０．００２０％である。
【0025】
（Ｔｉ：０．０４０％以下）
Ｔｉ（チタン）は、鋼中でＴｉＮを形成してＮを固定し、ひずみ時効を予防する効果がある。しかし、Ｔｉを０．０４０％超含有すると、鋼中に粗大なＴｉＮを形成して材質に悪影響を及ぼすおそれがある。したがって、Ｔｉは０．０４０％以下の含有が効果的である。Ｔｉ含有量は、より好ましくは０．００５～０．０３０％、さらに好ましくは０．００８～０．０２０％である。
Ｔｉ（チタン）は、鋼中でＴｉＮを形成してＮを固定し、ひずみ時効を予防する効果がある。しかし、Ｔｉを０．０４０％超含有すると、鋼中に粗大なＴｉＮを形成して材質に悪影響を及ぼすおそれがある。したがって、Ｔｉは０．０４０％以下の含有が効果的である。Ｔｉ含有量は、より好ましくは０．００５～０．０３０％、さらに好ましくは０．００８～０．０２０％である。
【0026】
（Ｍｏ：０．４０％以下）
Ｍｏ（モリブデン）は適量の含有で、焼入れ性を向上させてフェライト分率を低減させると共に、上述のＢの粒界強化を促進する効果がある。しかし、Ｍｏは、０．４０％超では鋼の焼入れ性が高くなり過ぎて、熱間圧延時の冷却過程で、鋼中にマルテンサイト等の過冷組織が形成され、伸線加工性に悪影響を与える。したがって、Ｍｏは０．４０％以下の含有が効果的である。Ｍｏ含有量は、より好ましくは０．０５～０．２０％、さらに好ましくは０．０７～０．１０％である。
Ｍｏ（モリブデン）は適量の含有で、焼入れ性を向上させてフェライト分率を低減させると共に、上述のＢの粒界強化を促進する効果がある。しかし、Ｍｏは、０．４０％超では鋼の焼入れ性が高くなり過ぎて、熱間圧延時の冷却過程で、鋼中にマルテンサイト等の過冷組織が形成され、伸線加工性に悪影響を与える。したがって、Ｍｏは０．４０％以下の含有が効果的である。Ｍｏ含有量は、より好ましくは０．０５～０．２０％、さらに好ましくは０．０７～０．１０％である。
【0027】
（Ｖ：０．３０％以下）
Ｖ（バナジウム）は、フェライトの強度を上げる効果があるが、０．３０％を超えて含有すると脆化する。したがって、Ｖを含有させる場合、Ｖの含有量の上限値は０．３０％とするのが効果的である。Ｖ含有量は、より好ましくは０．０５～０．３０％、さらに好ましくは０．０７～０．１５％である。
Ｖ（バナジウム）は、フェライトの強度を上げる効果があるが、０．３０％を超えて含有すると脆化する。したがって、Ｖを含有させる場合、Ｖの含有量の上限値は０．３０％とするのが効果的である。Ｖ含有量は、より好ましくは０．０５～０．３０％、さらに好ましくは０．０７～０．１５％である。
【0028】
（Ｃｕ：０．５０％以下）
Ｃｕ（銅）は、フェライトに固溶して鋼を強化する効果があるが、０．５０％を超えて含有すると、鋳片加熱時に結晶粒界に濃化して鋼を脆化させる。したがって、Ｃｕを含有する場合、Ｃｕ含有量の上限値は０．５０％とするのが効果的である。Ｃｕ含有量は、より好ましくは０．０２～０．３０％、さらに好ましくは０．０３～０．２０％である。
Ｃｕ（銅）は、フェライトに固溶して鋼を強化する効果があるが、０．５０％を超えて含有すると、鋳片加熱時に結晶粒界に濃化して鋼を脆化させる。したがって、Ｃｕを含有する場合、Ｃｕ含有量の上限値は０．５０％とするのが効果的である。Ｃｕ含有量は、より好ましくは０．０２～０．３０％、さらに好ましくは０．０３～０．２０％である。
【0029】
（Ｎｉ：０．５０％以下）
Ｎｉ（ニッケル）は、固溶強化の効果があるが、０．５０％でその効果が飽和する傾向がある。したがって、Ｎｉを含有する場合の上限値は０．５０％とするのが効果的である。Ｎｉ含有量は、より好ましくは０．０１～０．３０％、さらに好ましくは０．０３～０．２０％である。
Ｎｉ（ニッケル）は、固溶強化の効果があるが、０．５０％でその効果が飽和する傾向がある。したがって、Ｎｉを含有する場合の上限値は０．５０％とするのが効果的である。Ｎｉ含有量は、より好ましくは０．０１～０．３０％、さらに好ましくは０．０３～０．２０％である。
【0030】
（Ｎｂ：０．１０％以下）
Ｎｂ（ニオブ）は、微細な炭化物として鋼中に析出し、フェライトを強化する効果があるが、含有量が０．１０％を超えると鋼を脆化させる。したがって、Ｎ含有量の上限値は０．１０％とするのが効果的である。Ｎｂ含有量は、より好ましくは０．０２～０．０７％、さらに好ましくは０．０３～０．０５％である。
Ｎｂ（ニオブ）は、微細な炭化物として鋼中に析出し、フェライトを強化する効果があるが、含有量が０．１０％を超えると鋼を脆化させる。したがって、Ｎ含有量の上限値は０．１０％とするのが効果的である。Ｎｂ含有量は、より好ましくは０．０２～０．０７％、さらに好ましくは０．０３～０．０５％である。
【0031】
本開示に係る鋼線は、前述の基本成分及び任意元素からなるものであるが、さらに以下の元素を含有してもよい。Ｍｇは０．０１０％以下、Ｚｒは０．０１０％以下、Ｓｂは０．０１５％以下、Ｗは０．０１０％以下、ＲＥＭ（原子番号５７から７１までの元素）は０．００５％以下、Ｈｆは０．００５％以下、Ｔａは０．０５０％以下、Ｃａは０．００５％以下、Ｓｎは０．０５０％以下、Ｂｉは０．０５０％以下、Ｔｅは０．０５０％以下、Ｚｎは０．０５０％以下、Ｃｏは０．１０％以下の１種または２種以上を含有しても本開示の効果は得られる。
【0032】
［金属組織］
次に、本開示に係る鋼線の金属組織について説明する。
本発明者らは、前記のＣ量０．３０％以上の鋼材を用いて、冷間伸線の加工量及び焼鈍条件を変えた種々の鋼線を製造し、鋼線の組織と機械的特性の関係について詳細に検討した結果、以下の知見を得た。
金網への製網性を有しつつ、かつ落石受け止め時のエネルギー吸収能に優れた鋼線を得るためには、前記成分の鋼を用いることが適当であり、フェライト粒径の形状や炭化物の形態を制御することで目的とする性能が得られる。
次に、本開示に係る鋼線の金属組織について説明する。
本発明者らは、前記のＣ量０．３０％以上の鋼材を用いて、冷間伸線の加工量及び焼鈍条件を変えた種々の鋼線を製造し、鋼線の組織と機械的特性の関係について詳細に検討した結果、以下の知見を得た。
金網への製網性を有しつつ、かつ落石受け止め時のエネルギー吸収能に優れた鋼線を得るためには、前記成分の鋼を用いることが適当であり、フェライト粒径の形状や炭化物の形態を制御することで目的とする性能が得られる。
【0033】
本開示に係る鋼線の金属組織は、少なくともフェライト及びセメンタイトを含み、さらにパーライト及び／又はベイナイトを含んでもよい。
上記「フェライト」は、パーライトやベイナイトに含まれるフェライト相は除外されるが、粒内のセメンタイトの有無は問わない。例えば、パーライトやベイナイトの一部として析出されているセメンタイト相が焼鈍により球状化し、球状セメンタイトがフェライトマトリクス中に分散した形態になった場合、このフェライトマトリクスは上記フェライトに含まれる。
また、上記「セメンタイト」は、パーライトやベイナイトの一部として析出されているセメンタイト相以外のセメンタイトのことであり、その形状は限定されず、球状や板状など種々の形のセメンタイトを意味する。例えば、パーライトに含まれるセメンタイト相、ベイナイトに含まれるセメンタイト相、又は初析セメンタイトが、焼鈍によって球状化した球状セメンタイトや、焼鈍時、オーステナイト化し、その後の冷却過程で生成したラメラ状態ではない板状セメンタイトが挙げられる。
本開示に係る鋼線は、長手方向に垂直な断面において、フェライト、セメンタイト、及びパーライトの合計の面積率が９５．０％以上である。かかる組織の合計面積率が９５．０％未満では、鋼線の伸びが低くなり、エネルギー吸収能が低くなる。
上記「フェライト」は、パーライトやベイナイトに含まれるフェライト相は除外されるが、粒内のセメンタイトの有無は問わない。例えば、パーライトやベイナイトの一部として析出されているセメンタイト相が焼鈍により球状化し、球状セメンタイトがフェライトマトリクス中に分散した形態になった場合、このフェライトマトリクスは上記フェライトに含まれる。
また、上記「セメンタイト」は、パーライトやベイナイトの一部として析出されているセメンタイト相以外のセメンタイトのことであり、その形状は限定されず、球状や板状など種々の形のセメンタイトを意味する。例えば、パーライトに含まれるセメンタイト相、ベイナイトに含まれるセメンタイト相、又は初析セメンタイトが、焼鈍によって球状化した球状セメンタイトや、焼鈍時、オーステナイト化し、その後の冷却過程で生成したラメラ状態ではない板状セメンタイトが挙げられる。
本開示に係る鋼線は、長手方向に垂直な断面において、フェライト、セメンタイト、及びパーライトの合計の面積率が９５．０％以上である。かかる組織の合計面積率が９５．０％未満では、鋼線の伸びが低くなり、エネルギー吸収能が低くなる。
【0034】
（フェライト粒の粒界のフラクタル次元）
次に、フェライトの結晶粒界の境界について規定した理由について述べる。本開示の鋼線においては、フェライトの結晶粒界の境界がフラクタル次元にして１．２０～１．９５である。
本開示の鋼線において、フェライトの結晶粒界の境界線の形状が重要な意味を持っている。フェライトの結晶粒界は、塑性変形能（延性）と強度を高レベルでバランスさせるために重要な役割を担っている。フェライトの結晶粒界の凹凸の度合いが複雑になると、鋼材の強度を低下させることなく、延性を確保する効果があり、本開示では、その粒界の複雑さの程度をフラクタル次元で示す。フェライト粒界のフラクタル次元が１．２０～１．９５であれば、単位断面積あたりのエネルギー吸収能が１５５０Ｊ／ｃｍ２以上となり、ひし形金網としての特性を満足する。フェライト粒界のフラクタル次元は、より好ましくは１．４０～１．８０の範囲である。
次に、フェライトの結晶粒界の境界について規定した理由について述べる。本開示の鋼線においては、フェライトの結晶粒界の境界がフラクタル次元にして１．２０～１．９５である。
本開示の鋼線において、フェライトの結晶粒界の境界線の形状が重要な意味を持っている。フェライトの結晶粒界は、塑性変形能（延性）と強度を高レベルでバランスさせるために重要な役割を担っている。フェライトの結晶粒界の凹凸の度合いが複雑になると、鋼材の強度を低下させることなく、延性を確保する効果があり、本開示では、その粒界の複雑さの程度をフラクタル次元で示す。フェライト粒界のフラクタル次元が１．２０～１．９５であれば、単位断面積あたりのエネルギー吸収能が１５５０Ｊ／ｃｍ２以上となり、ひし形金網としての特性を満足する。フェライト粒界のフラクタル次元は、より好ましくは１．４０～１．８０の範囲である。
【0035】
また、前述の組織に加えて、炭化物（セメンタイト）の形態を制御することで、金網への製網性を有しつつ、かつ落石受け止め時のエネルギー吸収能により優れた鋼線を得ることができる。
（ａ）鋼線の強度と延性、及び吸収エネルギーのバランスは、鋼線の長手方向に垂直な断面上の中心に近い部位における炭化物の形態と量比に依存する。
（ｂ）前記部位における球状セメンタイトは、アスペクト比が小さい場合に効果的に破断伸び、絞りを大きくする。特に、球状セメンタイトが微細な場合には、その効果が顕著である。
（ｃ）前記部位におけるパーライトは、そのラメラ間隔が０．３μｍ以上と、０．３μｍ未満とで区別した場合に、全セメンタイトに対するラメラ間隔０．３μｍ以上のパーライトのセメンタイトの割合が大きいと、破断伸び、絞りが大きくなり、その結果、吸収エネルギーも大きくなる。
以下に、製網性を有しつつ、かつ、落石受け止め時のエネルギー吸収能に優れた鋼線を得るために好ましい金属組織について説明する。
（ａ）鋼線の強度と延性、及び吸収エネルギーのバランスは、鋼線の長手方向に垂直な断面上の中心に近い部位における炭化物の形態と量比に依存する。
（ｂ）前記部位における球状セメンタイトは、アスペクト比が小さい場合に効果的に破断伸び、絞りを大きくする。特に、球状セメンタイトが微細な場合には、その効果が顕著である。
（ｃ）前記部位におけるパーライトは、そのラメラ間隔が０．３μｍ以上と、０．３μｍ未満とで区別した場合に、全セメンタイトに対するラメラ間隔０．３μｍ以上のパーライトのセメンタイトの割合が大きいと、破断伸び、絞りが大きくなり、その結果、吸収エネルギーも大きくなる。
以下に、製網性を有しつつ、かつ、落石受け止め時のエネルギー吸収能に優れた鋼線を得るために好ましい金属組織について説明する。
【0036】
図３は、本開示に係る鋼線１０の金属組織を観察する中心領域Ｍを示す概略図である。本開示に係る鋼線は、圧延線材を素材として、伸線－焼鈍、あるいは伸線－焼鈍－めっきの工程を経て製造される。いずれの場合においても、本開示に係る鋼線は、鋼線の半径をＲとしたとき、鋼線１０の長手方向（軸方向）に垂直な断面において、中心軸からの距離が０．４×Ｒ以内の中心領域Ｍの金属組織が、球状セメンタイト及びフェライトから構成されていることが好ましく、さらにパーライト及び／又はベイナイトも含んでもよい。球状セメンタイトは、球状化処理される前の組織が、パーライト、初析セメンタイト、又はベイナイトのいずれでも構わない。
なお、本開示における「パーライト」とは、セメンタイトとフェライトとの層状組織（ラメラ組織）である。「球状セメンタイト」とは、フェライトマトリクス中にセメンタイトが粒状に分散したセメンタイトであり、典型的にはセメンタイトのアスペクト比が１．０～２．５の範囲にあるが、２．５を超えるセメンタイトも含まれる。
なお、後述する測定方法において、球状セメンタイトが２個以上の複数個が連結されたものは、くびれ部で分断してアスペクト比を測定する。くびれ部の有無については、セメンタイトの両端以外で、セメンタイトの厚さが薄くなり、近傍の極大となる厚さの半分以下となる場合は、くびれ部があり、複数個の球状セメンタイトが連結していると判断し、くびれ部で分断してそれぞれの球状セメンタイトのアスペクト比を測定する。
また、ベイナイトは、ラメラパーライト及びフェライトマトリクス中に球状セメンタイトが分散した組織のいずれにも属さない、通常のフェライトより転位を多く含むフェライトとセメンタイトとの混合組織である。
なお、本開示における「パーライト」とは、セメンタイトとフェライトとの層状組織（ラメラ組織）である。「球状セメンタイト」とは、フェライトマトリクス中にセメンタイトが粒状に分散したセメンタイトであり、典型的にはセメンタイトのアスペクト比が１．０～２．５の範囲にあるが、２．５を超えるセメンタイトも含まれる。
なお、後述する測定方法において、球状セメンタイトが２個以上の複数個が連結されたものは、くびれ部で分断してアスペクト比を測定する。くびれ部の有無については、セメンタイトの両端以外で、セメンタイトの厚さが薄くなり、近傍の極大となる厚さの半分以下となる場合は、くびれ部があり、複数個の球状セメンタイトが連結していると判断し、くびれ部で分断してそれぞれの球状セメンタイトのアスペクト比を測定する。
また、ベイナイトは、ラメラパーライト及びフェライトマトリクス中に球状セメンタイトが分散した組織のいずれにも属さない、通常のフェライトより転位を多く含むフェライトとセメンタイトとの混合組織である。
【0037】
以下、鋼線の半径をＲとしたとき、鋼線の長手方向に垂直な断面の、中心軸からの距離が０．４×Ｒ以内の中心領域に観察される好ましい金属組織について説明する。
【0038】
（アスペクト比が１．０～２．５の球状セメンタイト、該球状セメンタイトが分散したフェライト、及びラメラ間隔０．３０μｍ以上のパーライト）
本開示に係る鋼線の中心領域において、セメンタイトは、パーライト、初析セメンタイト、又はベイナイトを球状化処理したアスペクト比１．０～２．５の球状セメンタイトが主体であり、全部の球状セメンタイトがアスペクト比１．０～２．５の球状セメンタイトであってもよい。
なお、球状セメンタイトのアスペクト比は、長径を短径で割った値（即ち、長径／短径）を意味する。ここで、球状セメンタイトの長径とは、球状セメンタイトの最大長さを意味し、球状セメンタイトの短径とは、長径方向に対して直交する方向の長さの最大値を意味する。
アスペクト比が１．０～２．５の球状セメンタイト、該球状セメンタイトが分散したフェライト、及びラメラ間隔が０．３０μｍ以上のパーライトの合計面積率は、７０．０％以上であることが好ましい。また、アスペクト比が１．０～２．５の球状セメンタイト、該球状セメンタイトが分散したフェライト、及びラメラ間隔０．３０μｍ以上のパーライトの合計面積率が８０．０％以上であれば、強度が小さくなる分、伸びが大きくなるため、吸収エネルギー能が向上するためより好ましい。上記合計面積率は、８３．０％以上がさらに好ましく、８５．０％以上が特に好ましい。
本開示に係る鋼線の中心領域において、セメンタイトは、パーライト、初析セメンタイト、又はベイナイトを球状化処理したアスペクト比１．０～２．５の球状セメンタイトが主体であり、全部の球状セメンタイトがアスペクト比１．０～２．５の球状セメンタイトであってもよい。
なお、球状セメンタイトのアスペクト比は、長径を短径で割った値（即ち、長径／短径）を意味する。ここで、球状セメンタイトの長径とは、球状セメンタイトの最大長さを意味し、球状セメンタイトの短径とは、長径方向に対して直交する方向の長さの最大値を意味する。
アスペクト比が１．０～２．５の球状セメンタイト、該球状セメンタイトが分散したフェライト、及びラメラ間隔が０．３０μｍ以上のパーライトの合計面積率は、７０．０％以上であることが好ましい。また、アスペクト比が１．０～２．５の球状セメンタイト、該球状セメンタイトが分散したフェライト、及びラメラ間隔０．３０μｍ以上のパーライトの合計面積率が８０．０％以上であれば、強度が小さくなる分、伸びが大きくなるため、吸収エネルギー能が向上するためより好ましい。上記合計面積率は、８３．０％以上がさらに好ましく、８５．０％以上が特に好ましい。
【0039】
（アスペクト比が１．０～２．５の球状セメンタイトのうち長径が０．１～０．５μｍの球状セメンタイトの割合）
また、アスペクト比が１．０～２．５の球状セメンタイトはセメンタイトの長径が０．１～０．５μｍの範囲にあることが望ましく、かかる長径が０．１～０．５μｍの球状セメンタイトは、アスペクト比１．０～２．５の全球状セメンタイトに対して、面積率で９０．０％以上であることが好ましく、９２．０％以上であることがより好ましい。長径が０．１μｍ未満の球状セメンタイトが少なければ、強度や降伏比の上昇が抑制され、伸びや加工性が向上する傾向がある。一方で、長径が０．５μｍ超の球状セメンタイトが少なければ、引張強さや吸収エネルギーが高くなる一方で、伸びが小さくなり、本開示に係る鋼線を製網した金網が落石を受け止めた時の張り出し距離が小さくなる傾向がある。
また、アスペクト比が１．０～２．５の球状セメンタイトはセメンタイトの長径が０．１～０．５μｍの範囲にあることが望ましく、かかる長径が０．１～０．５μｍの球状セメンタイトは、アスペクト比１．０～２．５の全球状セメンタイトに対して、面積率で９０．０％以上であることが好ましく、９２．０％以上であることがより好ましい。長径が０．１μｍ未満の球状セメンタイトが少なければ、強度や降伏比の上昇が抑制され、伸びや加工性が向上する傾向がある。一方で、長径が０．５μｍ超の球状セメンタイトが少なければ、引張強さや吸収エネルギーが高くなる一方で、伸びが小さくなり、本開示に係る鋼線を製網した金網が落石を受け止めた時の張り出し距離が小さくなる傾向がある。
【0040】
（ラメラ間隔が０．３０μｍ未満のパーライト及びベイナイトの合計面積率）
ラメラ間隔が０．３０μｍ未満のパーライト及びベイナイトの合計面積は、観察視野全体の面積の３０．０％以下であることが好ましい。ラメラ間隔が０．３０μｍ未満のパーライト及びベイナイトの合計面積率が３０．０％以下である場合は、引張強さは低下するが、伸びが向上し、吸収エネルギー能力も向上する。ラメラ間隔が０．３０μｍ未満のパーライト及びベイナイトの合計面積率は、２５％以下であることがより好ましく、２０％以下であることが特に好ましい。
また、ラメラ間隔が０．３０μｍ未満のパーライトの面積率は、２０．０％以下が好ましく、１０．０％以下がより好ましい。
ラメラ間隔が０．３０μｍ未満のパーライト及びベイナイトの合計面積は、観察視野全体の面積の３０．０％以下であることが好ましい。ラメラ間隔が０．３０μｍ未満のパーライト及びベイナイトの合計面積率が３０．０％以下である場合は、引張強さは低下するが、伸びが向上し、吸収エネルギー能力も向上する。ラメラ間隔が０．３０μｍ未満のパーライト及びベイナイトの合計面積率は、２５％以下であることがより好ましく、２０％以下であることが特に好ましい。
また、ラメラ間隔が０．３０μｍ未満のパーライトの面積率は、２０．０％以下が好ましく、１０．０％以下がより好ましい。
【0041】
（金属組織の測定方法）
鋼線の金属組織の観察、及び組織の面積率の測定は、以下のように行うことができる。
鋼線の長手方向に垂直な横断面を観察できるように、鋼線を切断、樹脂埋めした後、研磨紙やアルミナ砥粒で研磨し、鏡面仕上げして試料とする。この鏡面仕上げ部分を常温の３％ピクラール溶液で５秒腐食後、直ちにアルコール洗浄して観察試料とする。腐食後にフェライトと炭化物（セメンタイト）との境界が不鮮明な場合には、再度５秒の腐食を追加してもよい。
電界放射形走査電子顕微鏡（ＦＥ－ＳＥＭ）を用いて、前記観察試料の腐食部分を観察、撮影する。撮影は鋼線の中心を通る線上で、中心から０．１×Ｒ、０．２×Ｒ、０．３×Ｒ、０．４×Ｒ（Ｒは鋼線の半径）の部位を中心とした各２視野、合計８視野を対象として２０００倍にて行う。合計観察面積は２４００μｍ２以上とする。前記の撮影した写真を用いて、１０μｍ間隔で縦横にそれぞれ５本の直線を引き、交点が２５点となるように区画する。
鋼線の金属組織の観察、及び組織の面積率の測定は、以下のように行うことができる。
鋼線の長手方向に垂直な横断面を観察できるように、鋼線を切断、樹脂埋めした後、研磨紙やアルミナ砥粒で研磨し、鏡面仕上げして試料とする。この鏡面仕上げ部分を常温の３％ピクラール溶液で５秒腐食後、直ちにアルコール洗浄して観察試料とする。腐食後にフェライトと炭化物（セメンタイト）との境界が不鮮明な場合には、再度５秒の腐食を追加してもよい。
電界放射形走査電子顕微鏡（ＦＥ－ＳＥＭ）を用いて、前記観察試料の腐食部分を観察、撮影する。撮影は鋼線の中心を通る線上で、中心から０．１×Ｒ、０．２×Ｒ、０．３×Ｒ、０．４×Ｒ（Ｒは鋼線の半径）の部位を中心とした各２視野、合計８視野を対象として２０００倍にて行う。合計観察面積は２４００μｍ２以上とする。前記の撮影した写真を用いて、１０μｍ間隔で縦横にそれぞれ５本の直線を引き、交点が２５点となるように区画する。
【0042】
－セメンタイトを含む組織とフェライトの判断手法－
各交点に存在するセメンタイト（球状セメンタイト、ラメラセメンタイト、又は球状セメンタイト及びラメラセメンタイト以外のセメンタイト）に基づき、その交点のセメンタイトを含む組織と判断する。交点にセメンタイトが存在しない場合は、その交点に最も近いセメンタイトに基づき、交点のセメンタイトを含む組織と判断する。「セメンタイトを含む組織」には、例えば、パーライト、ベイナイトのほか、前述した球状セメンタイトがフェライトマトリクス中に分散した組織、ラメラ状態ではない板状セメンタイトなどが挙げられる。なお、交点にセメンタイトがない場合で、かつ、交点を中心として前記直線を引いた縦横の１０μｍ四方内にもセメンタイトがない場合は、その交点に存在する組織に基づき、フェライト、マルテンサイト等の組織と判断する。そして、「フェライト組織」と、「セメンタイトを含む組織」のうちベイナイト以外の組織との合計面積を、「フェライト、セメンタイト、及びパーライトの合計面積」とする。
各交点に存在するセメンタイト（球状セメンタイト、ラメラセメンタイト、又は球状セメンタイト及びラメラセメンタイト以外のセメンタイト）に基づき、その交点のセメンタイトを含む組織と判断する。交点にセメンタイトが存在しない場合は、その交点に最も近いセメンタイトに基づき、交点のセメンタイトを含む組織と判断する。「セメンタイトを含む組織」には、例えば、パーライト、ベイナイトのほか、前述した球状セメンタイトがフェライトマトリクス中に分散した組織、ラメラ状態ではない板状セメンタイトなどが挙げられる。なお、交点にセメンタイトがない場合で、かつ、交点を中心として前記直線を引いた縦横の１０μｍ四方内にもセメンタイトがない場合は、その交点に存在する組織に基づき、フェライト、マルテンサイト等の組織と判断する。そして、「フェライト組織」と、「セメンタイトを含む組織」のうちベイナイト以外の組織との合計面積を、「フェライト、セメンタイト、及びパーライトの合計面積」とする。
【0043】
（Ａ）アスペクト比１．０～２．５の球状セメンタイト及び該球状セメンタイトが分散したフェライトを含む組織の面積率、並びに、ラメラ間隔が０．３μｍ以上のパーライトの面積率の測定
交点に存在するか、あるいは交点に最も近いセメンタイトが、アスペクト比１．０～２．５の球状セメンタイトである交点の数、及び、ラメラ間隔０．３μｍ以上の粗大ラメラセメンタイトである交点の数をそれぞれ計測する。一方、各交点に存在するか、各交点に最も近いセメンタイトが、アスペクト比が２．５超の球状セメンタイト、ラメラ間隔０．３μｍ未満のラメラセメンタイト、又は球状セメンタイト及びラメラセメンタイト以外のセメンタイトである場合は上記計測数に含めない。
全測定点数（２００点）に対し、各交点に存在するか、各交点に最も近いセメンタイトがアスペクト比１．０～２．５の球状セメンタイトとなる交点の計測数の割合を、アスペクト比１．０～２．５の球状セメンタイト及び該球状セメンタイトが分散したフェライトを含む組織の面積率とし、各交点に存在するか、各交点に最も近いセメンタイトがラメラ間隔０．３μｍ以上の粗大ラメラセメンタイトとなる交点の計測数の割合を、ラメラ間隔が０．３μｍ以上のパーライト組織（本開示において「粗大ラメラパーライト」と記す場合がある。）の面積率とする。
交点に存在するか、あるいは交点に最も近いセメンタイトが、アスペクト比１．０～２．５の球状セメンタイトである交点の数、及び、ラメラ間隔０．３μｍ以上の粗大ラメラセメンタイトである交点の数をそれぞれ計測する。一方、各交点に存在するか、各交点に最も近いセメンタイトが、アスペクト比が２．５超の球状セメンタイト、ラメラ間隔０．３μｍ未満のラメラセメンタイト、又は球状セメンタイト及びラメラセメンタイト以外のセメンタイトである場合は上記計測数に含めない。
全測定点数（２００点）に対し、各交点に存在するか、各交点に最も近いセメンタイトがアスペクト比１．０～２．５の球状セメンタイトとなる交点の計測数の割合を、アスペクト比１．０～２．５の球状セメンタイト及び該球状セメンタイトが分散したフェライトを含む組織の面積率とし、各交点に存在するか、各交点に最も近いセメンタイトがラメラ間隔０．３μｍ以上の粗大ラメラセメンタイトとなる交点の計測数の割合を、ラメラ間隔が０．３μｍ以上のパーライト組織（本開示において「粗大ラメラパーライト」と記す場合がある。）の面積率とする。
【0044】
（Ｂ）ラメラ間隔０．３μｍ未満のパーライトの面積率及びベイナイトの面積率の測定
上記と同様の方法で観察及び計測し、測定した全点数に対するラメラ間隔０．３μｍ未満のラメラセメンタイトの交点の数の割合をラメラ間隔０．３μｍ未満のパーライト組織の全観察面積に対する面積率とし、測定した全点数に対するベイナイトのセメンタイトの交点の数の割合をベイナイト組織の全観察面積に対する面積率とする。
上記と同様の方法で観察及び計測し、測定した全点数に対するラメラ間隔０．３μｍ未満のラメラセメンタイトの交点の数の割合をラメラ間隔０．３μｍ未満のパーライト組織の全観察面積に対する面積率とし、測定した全点数に対するベイナイトのセメンタイトの交点の数の割合をベイナイト組織の全観察面積に対する面積率とする。
【0045】
（Ｃ）その他の組織の面積率の測定
前記（Ａ）及び（Ｂ）以外のセメンタイトの交点、及び交点を中心として１０μｍ四方にセメンタイトを含まない交点の数の割合をその他の組織の全観察面積に対する面積率とする。その他の組織としては、アスペクト比が２．５超のセメンタイトが分散したフェライト、及び、セメンタイトが分散していないフェライト、マルテンサイトが挙げられる。
前記（Ａ）及び（Ｂ）以外のセメンタイトの交点、及び交点を中心として１０μｍ四方にセメンタイトを含まない交点の数の割合をその他の組織の全観察面積に対する面積率とする。その他の組織としては、アスペクト比が２．５超のセメンタイトが分散したフェライト、及び、セメンタイトが分散していないフェライト、マルテンサイトが挙げられる。
【0046】
（Ｄ)アスペクト比１．０～２．５の球状セメンタイトに対し、アスペクト比１．０～２．５で、かつ長径が０．１～０．５μｍである球状セメンタイトの面積率の測定
撮影したＳＥＭ画像は、画像解析ソフトウエアを用いて、２値化し、炭化物形状と面積を測定することができる。測定項目は、ａ）アスペクト比１．０～２．５の球状セメンタイトの全面積、ｂ）アスペクト比１．０～２．５で、かつ長径が０．１～０．５μｍである球状セメンタイトの全面積である。
ｂ／ａを、アスペクト比が１．０～２．５の球状セメンタイトに対し、アスペクト比１．０～２．５で、かつ長径が０．１～０．５μｍである球状セメンタイトの面積率とする。
撮影したＳＥＭ画像は、画像解析ソフトウエアを用いて、２値化し、炭化物形状と面積を測定することができる。測定項目は、ａ）アスペクト比１．０～２．５の球状セメンタイトの全面積、ｂ）アスペクト比１．０～２．５で、かつ長径が０．１～０．５μｍである球状セメンタイトの全面積である。
ｂ／ａを、アスペクト比が１．０～２．５の球状セメンタイトに対し、アスペクト比１．０～２．５で、かつ長径が０．１～０．５μｍである球状セメンタイトの面積率とする。
【0047】
（フェライト粒のフラクタル次元の測定方法）
フラクタル次元は、図１、図２に示す方法で、計算によって幾何学的に定量化されるもので、必ず１．００～２．００の範囲の値を取る。フラクタル次元の数値が大きくなると、フェライト結晶粒界の境界がより入り組んだ複雑な境界であることを示している。
まず、鋼線の金属組織において、フェライト結晶粒界をトレースした線図を求める。フェライト結晶粒界を観察するには、後方散乱回折装置（ＥＢＳＤ）を用いた。得られた鋼線の横断面を樹脂埋め込み、アルミナ研磨、コロイダルシリカを用いて研磨し、歪を除去したのち、測定に供した。なお、研磨は電解研磨などでもよい。
測定する場所は、鋼線の横断面において表面（外周面）からの深さがＤ／８～３Ｄ／８の領域内で撮影する。なお、場所による組織のばらつきを抑えるため、前記の領域内で、５箇所で撮影を行う。測定は、倍率１０００倍で撮影し、撮影した領域を０．２μｍ/ｓｔｅｐでフェライト結晶方位データマップを採取し、結晶方位差１５°以内でかつ１５ピクセル以上連結されているものを同じフェライト粒とし、粒の境界を求めた。フラクタル次元を評価するための各箇所での測定領域（面積）は、１０００倍の倍率で１視野あたり１０８００μｍ２（縦９０μｍ×横１２０μｍ）、横２×縦２視野（合計４視野）をつなげたもの（測定視野面積：４３２００μｍ２）とする。これは通常の光学顕微鏡の視野でいうと倍率５００倍の視野に相当する。フラクタル次元を評価するために、粒界線の十分な分解能を得るために必要な写真の倍率は最低５００倍程度である。なお、測定するフェライト粒が存在する組織は限定されず、フェライト、パーライト、ベイナイトなどいずれの組織に存在するフェライト粒でもよい。
次に、各箇所でグリッドに分割した領域に重ねて、その分割数（１／Ｌ）を図１及び図２に示すように３、４、６、８、１２、１６等のように細かくする。そして、この粒界を現す線図が通過するグリッド（四角形）の数（Ｎ）を計数する。最後に図２（Ｇ）のグラフに示すように分割数の逆数の常用対数を横軸に、粒界が通過するグリッド数の常用対数を縦軸にしてプロットし、プロットした点を結ぶ直線の傾きを最小２乗法で求める。この直線の傾きの絶対値がフラクタル次元である。それぞれの箇所でフラクタル次元を測定し、合計５個のフラクタル次元の値を得、それらを平均した値を組織全体のフラクタル次元とする。
フラクタル次元は、図１、図２に示す方法で、計算によって幾何学的に定量化されるもので、必ず１．００～２．００の範囲の値を取る。フラクタル次元の数値が大きくなると、フェライト結晶粒界の境界がより入り組んだ複雑な境界であることを示している。
まず、鋼線の金属組織において、フェライト結晶粒界をトレースした線図を求める。フェライト結晶粒界を観察するには、後方散乱回折装置（ＥＢＳＤ）を用いた。得られた鋼線の横断面を樹脂埋め込み、アルミナ研磨、コロイダルシリカを用いて研磨し、歪を除去したのち、測定に供した。なお、研磨は電解研磨などでもよい。
測定する場所は、鋼線の横断面において表面（外周面）からの深さがＤ／８～３Ｄ／８の領域内で撮影する。なお、場所による組織のばらつきを抑えるため、前記の領域内で、５箇所で撮影を行う。測定は、倍率１０００倍で撮影し、撮影した領域を０．２μｍ/ｓｔｅｐでフェライト結晶方位データマップを採取し、結晶方位差１５°以内でかつ１５ピクセル以上連結されているものを同じフェライト粒とし、粒の境界を求めた。フラクタル次元を評価するための各箇所での測定領域（面積）は、１０００倍の倍率で１視野あたり１０８００μｍ２（縦９０μｍ×横１２０μｍ）、横２×縦２視野（合計４視野）をつなげたもの（測定視野面積：４３２００μｍ２）とする。これは通常の光学顕微鏡の視野でいうと倍率５００倍の視野に相当する。フラクタル次元を評価するために、粒界線の十分な分解能を得るために必要な写真の倍率は最低５００倍程度である。なお、測定するフェライト粒が存在する組織は限定されず、フェライト、パーライト、ベイナイトなどいずれの組織に存在するフェライト粒でもよい。
次に、各箇所でグリッドに分割した領域に重ねて、その分割数（１／Ｌ）を図１及び図２に示すように３、４、６、８、１２、１６等のように細かくする。そして、この粒界を現す線図が通過するグリッド（四角形）の数（Ｎ）を計数する。最後に図２（Ｇ）のグラフに示すように分割数の逆数の常用対数を横軸に、粒界が通過するグリッド数の常用対数を縦軸にしてプロットし、プロットした点を結ぶ直線の傾きを最小２乗法で求める。この直線の傾きの絶対値がフラクタル次元である。それぞれの箇所でフラクタル次元を測定し、合計５個のフラクタル次元の値を得、それらを平均した値を組織全体のフラクタル次元とする。
【0048】
［機械特性］
本開示に係る鋼線の機械的性質は、好ましくは、引張強さが５００～１２００ＭＰａであり、単位断面積当たりの吸収エネルギーが１５５０Ｊ／ｃｍ２以上、より好ましくは１６００Ｊ／ｃｍ２以上である。このような機械的性質を有することで、特に高い吸収エネルギー性能を有し、加工性に優れ、金網に用いた場合に落石が当たった際の張出しを抑制することが可能となる。
また、本開示に係る鋼線の機械的性質は、好ましくは、引張試験における破断伸びが１０．０～３０．０％であり、ねじり試験における破断までのねじり回数が縦割れが発生することなく２５回以上である。
さらに、本開示に係る鋼線の機械的性質は、好ましくは、引張試験における降伏比が５０．０～８０．０％であり、絞りが５５．０％以上である。
以下、各機械特性及び測定方法について説明する。
本開示に係る鋼線の機械的性質は、好ましくは、引張強さが５００～１２００ＭＰａであり、単位断面積当たりの吸収エネルギーが１５５０Ｊ／ｃｍ２以上、より好ましくは１６００Ｊ／ｃｍ２以上である。このような機械的性質を有することで、特に高い吸収エネルギー性能を有し、加工性に優れ、金網に用いた場合に落石が当たった際の張出しを抑制することが可能となる。
また、本開示に係る鋼線の機械的性質は、好ましくは、引張試験における破断伸びが１０．０～３０．０％であり、ねじり試験における破断までのねじり回数が縦割れが発生することなく２５回以上である。
さらに、本開示に係る鋼線の機械的性質は、好ましくは、引張試験における降伏比が５０．０～８０．０％であり、絞りが５５．０％以上である。
以下、各機械特性及び測定方法について説明する。
【0049】
（引張強さ）
本開示に係る鋼線は、好ましくは引張強さが５００～１２００ＭＰａである。引張強さが５００ＭＰａ以上であれば、強度が高いため、吸収エネルギーが高くなり、金網での落石防護の際、張り出し距離を小さく抑えることができる。
一方、引張強さが１２００ＭＰａ以下であれば、伸びが大きくなり、めっき線や金網での吸収エネルギー能が向上する。
また、本開示に係る鋼線のＣ含有量（質量％）を「Ｃ量」とした場合、引張強さＴＳ（ＭＰａ）は、好ましくは下記式（１）の範囲である。より好ましくは、下記式（２）の範囲である。
２７５×Ｃ量＋４５０＜ＴＳ＜６００×Ｃ量＋４７０ ・・・式（１）
３００×Ｃ量＋４５０＜ＴＳ＜５５０×Ｃ量＋４７０ ・・・式（２）
本開示に係る鋼線は、好ましくは引張強さが５００～１２００ＭＰａである。引張強さが５００ＭＰａ以上であれば、強度が高いため、吸収エネルギーが高くなり、金網での落石防護の際、張り出し距離を小さく抑えることができる。
一方、引張強さが１２００ＭＰａ以下であれば、伸びが大きくなり、めっき線や金網での吸収エネルギー能が向上する。
また、本開示に係る鋼線のＣ含有量（質量％）を「Ｃ量」とした場合、引張強さＴＳ（ＭＰａ）は、好ましくは下記式（１）の範囲である。より好ましくは、下記式（２）の範囲である。
２７５×Ｃ量＋４５０＜ＴＳ＜６００×Ｃ量＋４７０ ・・・式（１）
３００×Ｃ量＋４５０＜ＴＳ＜５５０×Ｃ量＋４７０ ・・・式（２）
【0050】
（吸収エネルギー）
本開示に係る鋼線は、引張試験における単位面積当たりの吸収エネルギーは限定されないが、好ましくは１５５０Ｊ／ｃｍ２以上、より好ましくは１６００Ｊ／ｃｍ２以上である。吸収エネルギーが１５５０Ｊ／ｃｍ２以上であることで、本開示に係る鋼線を用いて製網した金網に落石が当たった際の張出しをより効果的に抑制することができる。本開示に係る鋼線は、単位面積当たりの吸収エネルギーは、より好ましくは１７００Ｊ／ｃｍ２以上であり、さらに好ましくは１８００Ｊ／ｃｍ２以上である。
本開示に係る鋼線は、引張試験における単位面積当たりの吸収エネルギーは限定されないが、好ましくは１５５０Ｊ／ｃｍ２以上、より好ましくは１６００Ｊ／ｃｍ２以上である。吸収エネルギーが１５５０Ｊ／ｃｍ２以上であることで、本開示に係る鋼線を用いて製網した金網に落石が当たった際の張出しをより効果的に抑制することができる。本開示に係る鋼線は、単位面積当たりの吸収エネルギーは、より好ましくは１７００Ｊ／ｃｍ２以上であり、さらに好ましくは１８００Ｊ／ｃｍ２以上である。
【0051】
（破断伸び）
本開示に係る鋼線は、引張試験における破断伸びが１０．０～３０．０％であることが好ましい。破断伸びが１０．０％以上であれば、めっき鋼線の吸収エネルギー能が高くなり、金網での吸収エネルギーも向上する。一方で、破断伸びが３０．０％以下にすることで、金網での落石防護の際、張り出し距離が小さくなる。なお、破断伸びは後述の引張試験にて、試験前チャック間長さと破断時のチャック間長さから求める。破断伸びは好ましくは１３．０％以上であり、さらに好ましくは１５．０％以上である。
本開示に係る鋼線は、引張試験における破断伸びが１０．０～３０．０％であることが好ましい。破断伸びが１０．０％以上であれば、めっき鋼線の吸収エネルギー能が高くなり、金網での吸収エネルギーも向上する。一方で、破断伸びが３０．０％以下にすることで、金網での落石防護の際、張り出し距離が小さくなる。なお、破断伸びは後述の引張試験にて、試験前チャック間長さと破断時のチャック間長さから求める。破断伸びは好ましくは１３．０％以上であり、さらに好ましくは１５．０％以上である。
【0052】
（ねじり回数）
本開示に係る鋼線は、ねじり試験において、破断まで縦割れが発生することなく、ねじり回数が２５回以上であることが好ましい。縦割れすることなく破断するまでのねじり回数が２５回以上であれば、金網時の吸収エネルギーの低下が効果的に抑制できる。ねじり試験において、縦割れすることなく破断するまでのねじり回数は好ましくは２８回以上であり、さらに好ましくは３０回以上である。一方で、破断までのねじり回数に上限はないが、６０回程度が上限と考えられる。
本開示に係る鋼線は、ねじり試験において、破断まで縦割れが発生することなく、ねじり回数が２５回以上であることが好ましい。縦割れすることなく破断するまでのねじり回数が２５回以上であれば、金網時の吸収エネルギーの低下が効果的に抑制できる。ねじり試験において、縦割れすることなく破断するまでのねじり回数は好ましくは２８回以上であり、さらに好ましくは３０回以上である。一方で、破断までのねじり回数に上限はないが、６０回程度が上限と考えられる。
【0053】
（降伏比）
本開示に係る鋼線は、引張試験における降伏比が５０．０～８０．０％であることが好ましい。降伏比が５０．０％以上であれば、小さい荷重で変形し難く、伸びが抑制されるため、本開示に係る鋼線を製網した金網が落石を受け止めた時の張り出し距離が小さくなる。一方、降伏比が８０．０％以下であれば、加工硬化率が高くなり、吸収エネルギー能が高くなる他、製網時の加工性が高くなる。降伏比は、より好ましくは６０．０％～７５．０％である。
本開示に係る鋼線は、引張試験における降伏比が５０．０～８０．０％であることが好ましい。降伏比が５０．０％以上であれば、小さい荷重で変形し難く、伸びが抑制されるため、本開示に係る鋼線を製網した金網が落石を受け止めた時の張り出し距離が小さくなる。一方、降伏比が８０．０％以下であれば、加工硬化率が高くなり、吸収エネルギー能が高くなる他、製網時の加工性が高くなる。降伏比は、より好ましくは６０．０％～７５．０％である。
【0054】
（絞り）
本開示に係る鋼線は、引張試験における絞りが５５．０％以上であることが好ましい。絞りが５５．０％以上であれば、小さい荷重で変形し難く、伸びが抑制されるため、本開示に係る鋼線を製網した金網が落石を受け止めた時の張り出し距離が小さくなる。絞りは、より好ましくは５８．０％以上であり、さらに好ましくは６０．０％以上である。
本開示に係る鋼線は、引張試験における絞りが５５．０％以上であることが好ましい。絞りが５５．０％以上であれば、小さい荷重で変形し難く、伸びが抑制されるため、本開示に係る鋼線を製網した金網が落石を受け止めた時の張り出し距離が小さくなる。絞りは、より好ましくは５８．０％以上であり、さらに好ましくは６０．０％以上である。
【0055】
（引張試験方法）
本開示に係る鋼線の上記機械特性の測定において、引張試験は以下の方法で実施する。
測定対象である鋼線から非定常部を除いて、長さ２００ｍｍのサンプルを採取し、引張試験に供する。引張試験はチャック間１００ｍｍ、ひずみ速度１０／ｓで実施する。同様の試験を３回行い、その平均を各測定値とする。なお、引張試験時の破断部がチャック部である場合、その試験結果は含めず、再度測定を行う。
単位面積当たりの吸収エネルギーは、引張試験時において、破断までの歪－応力曲線で囲まれる面積（破断までのクロスヘッドの移動時の荷重の変化をクロスヘッドの移動量で積分した値）を求め、これを試験前の鋼線の断面積で除した値によって評価する。
引張強さ、降伏比、破断伸び、及び絞りも上記引張試験により求める。
本開示に係る鋼線の上記機械特性の測定において、引張試験は以下の方法で実施する。
測定対象である鋼線から非定常部を除いて、長さ２００ｍｍのサンプルを採取し、引張試験に供する。引張試験はチャック間１００ｍｍ、ひずみ速度１０／ｓで実施する。同様の試験を３回行い、その平均を各測定値とする。なお、引張試験時の破断部がチャック部である場合、その試験結果は含めず、再度測定を行う。
単位面積当たりの吸収エネルギーは、引張試験時において、破断までの歪－応力曲線で囲まれる面積（破断までのクロスヘッドの移動時の荷重の変化をクロスヘッドの移動量で積分した値）を求め、これを試験前の鋼線の断面積で除した値によって評価する。
引張強さ、降伏比、破断伸び、及び絞りも上記引張試験により求める。
【0056】
（ねじり試験方法）
本開示に係る鋼線の上記機械特性の測定において、ねじり試験はＪＩＳ Ｇ ３５４８：２０１１に記載されている方法で実施する。具体的には、測定対象である鋼線から非定常部を除いて、鋼線の直径の１００倍のつかみ間隔が得られる長さのサンプルを採取し、試験に供する。サンプルを、表面に疵をつけないようロールなどで真直にした後、サンプルの両端を鋼線の直径の１００倍の間隔でつかみ、サンプルに引張強さの１％の荷重を付与し、サンプルを緊張しながら一方を同一方向に破断するまで回転する。そして、破断した際の回転数を破断までのねじり回転数とする。縦割れの有無については、破断後の破面を観察し、破断面において、線軸に直角な割れの有無で判断を行う。なお、破断箇所が複数発生した場合、全ての破断面を観察し、縦割れがない破断面が１つ以上あれば、「縦割れせずに破断した」と判断する。
本開示に係る鋼線の上記機械特性の測定において、ねじり試験はＪＩＳ Ｇ ３５４８：２０１１に記載されている方法で実施する。具体的には、測定対象である鋼線から非定常部を除いて、鋼線の直径の１００倍のつかみ間隔が得られる長さのサンプルを採取し、試験に供する。サンプルを、表面に疵をつけないようロールなどで真直にした後、サンプルの両端を鋼線の直径の１００倍の間隔でつかみ、サンプルに引張強さの１％の荷重を付与し、サンプルを緊張しながら一方を同一方向に破断するまで回転する。そして、破断した際の回転数を破断までのねじり回転数とする。縦割れの有無については、破断後の破面を観察し、破断面において、線軸に直角な割れの有無で判断を行う。なお、破断箇所が複数発生した場合、全ての破断面を観察し、縦割れがない破断面が１つ以上あれば、「縦割れせずに破断した」と判断する。
【0057】
［鋼線の直径］
本開示に係る鋼線の直径（線径）は、特に限定されないが、鋼線の線径が過剰に太ければ、製網しにくい、重量が増加する等の課題があり、一方で、鋼線の線径が過剰に細いと、吸収エネルギー能が低下する。そのため、本開示に係る鋼線の直径は２．０～６．０ｍｍが好ましく、さらには３．０～５．０ｍｍがより好ましい範囲である。
本開示に係る鋼線の直径（線径）は、特に限定されないが、鋼線の線径が過剰に太ければ、製網しにくい、重量が増加する等の課題があり、一方で、鋼線の線径が過剰に細いと、吸収エネルギー能が低下する。そのため、本開示に係る鋼線の直径は２．０～６．０ｍｍが好ましく、さらには３．０～５．０ｍｍがより好ましい範囲である。
【0058】
［鋼線の製造方法］
次に、本開示に係る鋼線の製造方法について説明する。なお、以下に説明する製造方法は一例であり、以下の手順及び方法で限定するものではなく、本開示に係る鋼線の構成を実現できる方法であれば、如何なる方法を採用してもよい。
本開示に係る鋼線は、鋼の組成を上述した鋼組成に調整した鋼を鋼片とし、これを熱間圧延等で線材にした後、伸線加工、焼鈍、必要に応じて亜鉛（Ｚｎ）系めっきを施すことにより得ることができる。
次に、本開示に係る鋼線の製造方法について説明する。なお、以下に説明する製造方法は一例であり、以下の手順及び方法で限定するものではなく、本開示に係る鋼線の構成を実現できる方法であれば、如何なる方法を採用してもよい。
本開示に係る鋼線は、鋼の組成を上述した鋼組成に調整した鋼を鋼片とし、これを熱間圧延等で線材にした後、伸線加工、焼鈍、必要に応じて亜鉛（Ｚｎ）系めっきを施すことにより得ることができる。
【0059】
線材の製造条件は、通常の熱間圧延製造条件を採用することができる。例えば、前記成分の鋼を鋳造し、鋳造片を分塊圧延にて、線材圧延に適した大きさの鋼片（一般にビレットと呼ばれる線材圧延前の鋼片）を製造し、熱間圧延に供する。
線材の圧延に際しては、前記鋼片を９５０～１１５０℃に加熱し、仕上圧延開始温度を８００℃以上９５０℃以下に制御する。線材の圧延温度は放射温度計により測定されたものであり、鋼材の表面温度を意味する。
線材の圧延に際しては、前記鋼片を９５０～１１５０℃に加熱し、仕上圧延開始温度を８００℃以上９５０℃以下に制御する。線材の圧延温度は放射温度計により測定されたものであり、鋼材の表面温度を意味する。
【0060】
線材の組織は、共析鋼以上のＣ量を有する線材では、パーライトを主体とし、共析鋼未満のＣ量を有する線材ではフェライト-パーライト組織を主体とすることが望ましい。
パーライトの面積率が高い方が望ましく、共析鋼未満のＣ量を有する線材は、パーライトの面積率が（Ｃ量：質量％＋０．１）×１００％以上であることが望ましい。
共析鋼以上のＣ量を有する線材においては、パーライトの面積率が９０％以上であることが望ましく、その他、粒界フェライト、初析セメンタイト、ベイナイト、及びマルテンサイトの合計面積率は１０％以下が望ましい。
これらの組織を得るためには、圧延材の巻取り温度を８００℃以上とし、かつ、巻取り後から６２０℃までの平均冷却速度を５．０℃／ｓ以上にする。その後、６２０～５５０℃までの冷却速度を１０．０℃／ｓ以下にする。一方で、過度に冷却速度が小さいと、セメンタイトの分断や球状化が進行するため、前記冷却速度は０．５℃／ｓ以上が望ましい。
パーライトの面積率が高い方が望ましく、共析鋼未満のＣ量を有する線材は、パーライトの面積率が（Ｃ量：質量％＋０．１）×１００％以上であることが望ましい。
共析鋼以上のＣ量を有する線材においては、パーライトの面積率が９０％以上であることが望ましく、その他、粒界フェライト、初析セメンタイト、ベイナイト、及びマルテンサイトの合計面積率は１０％以下が望ましい。
これらの組織を得るためには、圧延材の巻取り温度を８００℃以上とし、かつ、巻取り後から６２０℃までの平均冷却速度を５．０℃／ｓ以上にする。その後、６２０～５５０℃までの冷却速度を１０．０℃／ｓ以下にする。一方で、過度に冷却速度が小さいと、セメンタイトの分断や球状化が進行するため、前記冷却速度は０．５℃／ｓ以上が望ましい。
【0061】
上記線材を、乾式伸線にて所定の線径まで伸線を行う。その際、１パスの減面率は３０％以下とし、合計での歪量は真歪で０．４～２．０の範囲であることが好ましい。１パスの減面率が３０％超では、伸線時に断線する可能性が高くなる。特にＣ量が多いと、その傾向が強いため、１パスの減面率は２５％以下が好ましい。
また、伸線加工での合計真歪が０．４未満では、その後の焼鈍時に、好ましい性状の組織や機械的特性が得られにくく、伸びが低下し、吸収エネルギー能が低下する。一方、伸線加工での合計真歪が２．０超でもよいが、歪の導入による伸線後のセメンタイト球状化の効果は飽和しており、鋼線の取り扱いや伸線加工歪による伸線作業の負荷を考えると、歪は２．０以下程度でよい。なお、真歪は、－２×ｌｎ（伸線材の線径／線材の線径）の計算式から算出することができる。「ｌｎ」は自然対数である。
また、伸線加工での合計真歪が０．４未満では、その後の焼鈍時に、好ましい性状の組織や機械的特性が得られにくく、伸びが低下し、吸収エネルギー能が低下する。一方、伸線加工での合計真歪が２．０超でもよいが、歪の導入による伸線後のセメンタイト球状化の効果は飽和しており、鋼線の取り扱いや伸線加工歪による伸線作業の負荷を考えると、歪は２．０以下程度でよい。なお、真歪は、－２×ｌｎ（伸線材の線径／線材の線径）の計算式から算出することができる。「ｌｎ」は自然対数である。
【0062】
焼鈍は、通常の工業的な方法で行う。雰囲気制御を行った雰囲気炉や流動床炉での焼鈍が好ましい。焼鈍は加熱温度Ｔ点（６５０～８００℃）まで６０ｓ（ｓ：秒）以内に加熱する。焼鈍は、Ｃ量や保持温度により変化し、下記（Ａ）を満たす条件での実施が好ましい。
５７００≦（Ｔ＋２７３）×（ｌｏｇ（ｓ／３６００）＋８－０．６×Ｃ）≦６２００
…（Ａ）
ここで、Ｔ：保持温度（℃）、ｓ：温度Ｔの保持時間（秒）、Ｃ：Ｃ量（％）、である。
ただし、前記の方法に限らず、例えば、大気炉の１０００℃での焼鈍などでも、本開示規定の鋼線が得られるのであれば、採用できる。
５７００≦（Ｔ＋２７３）×（ｌｏｇ（ｓ／３６００）＋８－０．６×Ｃ）≦６２００
…（Ａ）
ここで、Ｔ：保持温度（℃）、ｓ：温度Ｔの保持時間（秒）、Ｃ：Ｃ量（％）、である。
ただし、前記の方法に限らず、例えば、大気炉の１０００℃での焼鈍などでも、本開示規定の鋼線が得られるのであれば、採用できる。
【0063】
［亜鉛系めっき鋼線］
本開示に係る鋼線は、亜鉛系めっきが施されていてもよい。すなわち、本開示に係る亜鉛系めっき鋼線は、前記鋼線の表面を被覆する亜鉛系めっき層を有する。なお、亜鉛系めっきは、溶融めっき、電気めっきの何れでも適用できる。
亜鉛系めっき層の厚さは特に限定されないが、めっき層の厚さが３μｍ未満となると、犠牲防食作用が不十分となる可能性があるため、３μｍ以上の層厚が好ましい。一方、亜鉛系めっき層の厚さを７０μｍ超と厚くしても、その効果が実質飽和して、不経済となるため、７０μｍ以下の層厚が好ましい。したがって、亜鉛系めっき層の厚さは３μｍ以上７０μｍ以下の範囲が望ましい。
亜鉛系めっきはＺｎを主体とするめっきであり、他の成分を含んだ合金めっきであってもよい。他の成分とは、例えばＡｌやＭｇである。亜鉛系めっき層におけるＡｌ量の好ましい範囲は０～２５質量％であり、Ｍｇ量の好ましい範囲は０～３質量％である。
本開示に係る鋼線は、亜鉛系めっきが施されていてもよい。すなわち、本開示に係る亜鉛系めっき鋼線は、前記鋼線の表面を被覆する亜鉛系めっき層を有する。なお、亜鉛系めっきは、溶融めっき、電気めっきの何れでも適用できる。
亜鉛系めっき層の厚さは特に限定されないが、めっき層の厚さが３μｍ未満となると、犠牲防食作用が不十分となる可能性があるため、３μｍ以上の層厚が好ましい。一方、亜鉛系めっき層の厚さを７０μｍ超と厚くしても、その効果が実質飽和して、不経済となるため、７０μｍ以下の層厚が好ましい。したがって、亜鉛系めっき層の厚さは３μｍ以上７０μｍ以下の範囲が望ましい。
亜鉛系めっきはＺｎを主体とするめっきであり、他の成分を含んだ合金めっきであってもよい。他の成分とは、例えばＡｌやＭｇである。亜鉛系めっき層におけるＡｌ量の好ましい範囲は０～２５質量％であり、Ｍｇ量の好ましい範囲は０～３質量％である。
【0064】
本開示の鋼組成を有し、製造条件を上記のように調整することにより、鋼線の金属組織を本開示の範囲内とすることができる。
【0065】
［用途］
本開示に係る鋼線の用途は限定されず、例えば、金網、橋梁用ワイヤ、コンクリートの補強ワイヤ、高速道路や橋桁の落下防止として使用されるガードワイヤなどの素材として使用でき、特に、落石防護ネット用の金網の製造に好適である。すなわち、本開示に係る鋼線又は亜鉛系めっき鋼線を用いて製網した金網を落石防護ネット用の金網として使用すれば、落石を受け止めたときに、伸びが少なく、かつ高い吸収エネルギー性能を有し、金網が道路側に張り出すことが抑制される。
本開示に係る鋼線の用途は限定されず、例えば、金網、橋梁用ワイヤ、コンクリートの補強ワイヤ、高速道路や橋桁の落下防止として使用されるガードワイヤなどの素材として使用でき、特に、落石防護ネット用の金網の製造に好適である。すなわち、本開示に係る鋼線又は亜鉛系めっき鋼線を用いて製網した金網を落石防護ネット用の金網として使用すれば、落石を受け止めたときに、伸びが少なく、かつ高い吸収エネルギー性能を有し、金網が道路側に張り出すことが抑制される。
【実施例】
【0066】
以下、本開示に係る鋼線の実施例を挙げ、本開示に係る鋼線についてより具体的に説明するが、本開示は、もとより下記実施例に限定されるものではなく、前、後記の趣旨に適合し得る範囲で変更を加えて実施することも可能であり、それらはいずれも本開示の技術的範囲に含まれるものである。
表１Ａ、表１Ｂに鋼組成を、表２Ａ、表２Ｂに熱間圧延条件及び線材の組織評価並びに伸線加工及び熱処理条件を、表３Ａ、表３Ｂに鋼線の組織評価、引張試験評価及び吸収エネルギー特性を示す。
表２Ａ、表２Ｂに記載の冷却速度Ａ１、冷却速度Ａ２及び式（Ａ）は下記のように定義する。
冷却速度Ａ１：巻取り後６２０℃までの平均冷却速度
冷却速度Ａ２：６２０℃から５７０℃までの平均冷却速度
式（Ａ）：（Ｔ＋２７３）×（ｌｏｇ（ｓ／３６００）＋８－０．６×Ｃ）
式（Ａ）における記号の意味は以下のとおりである。
Ｔ：炉の雰囲気温度（℃）
ｓ：炉の滞在時間（秒）
Ｃ：鋼組成におけるＣ量（質量％）
表１Ａ、表１Ｂに鋼組成を、表２Ａ、表２Ｂに熱間圧延条件及び線材の組織評価並びに伸線加工及び熱処理条件を、表３Ａ、表３Ｂに鋼線の組織評価、引張試験評価及び吸収エネルギー特性を示す。
表２Ａ、表２Ｂに記載の冷却速度Ａ１、冷却速度Ａ２及び式（Ａ）は下記のように定義する。
冷却速度Ａ１：巻取り後６２０℃までの平均冷却速度
冷却速度Ａ２：６２０℃から５７０℃までの平均冷却速度
式（Ａ）：（Ｔ＋２７３）×（ｌｏｇ（ｓ／３６００）＋８－０．６×Ｃ）
式（Ａ）における記号の意味は以下のとおりである。
Ｔ：炉の雰囲気温度（℃）
ｓ：炉の滞在時間（秒）
Ｃ：鋼組成におけるＣ量（質量％）
【0067】
【表1A】
【0068】
【表1B】
【0069】
【表2A】
【0070】
【表2B】
【0071】
【表3A】
【0072】
【表3B】
【0073】
表１Ａ、表１Ｂの鋼組成において、「－」はその成分を含まないか、分析下限値未満を示す。また、Ａｌ量が０．０１０％未満の鋼種はＡｌを不純物として含んでおり、全ての鋼種においてＰ、Ｓ、Ｎ、Ｏはいずれも不純物として含まれている。また、各表において、本開示に係る鋼線の範囲（製造条件については望ましい範囲）から外れる数値にはアンダーラインを付している。
【0074】
水準Ａ１～Ａ４３は本開示の実施例である。また、水準Ｂ１～Ｂ９は、鋼組成及び金属組織のいずれかが本開示の適正範囲外であり、鋼線の吸収エネルギーが不足している比較例である。
【0075】
（線材の製造）
本開示の実施例、比較例とも、熱間圧延は、まず、ビレットを１０００～１１００℃まで加熱した後、圧延し、リング状にする巻取り温度、巻取り後６２０℃までの冷却速度（冷却速度Ａ１）、６２０℃から５７０℃までの冷却速度（冷却速度Ａ２）を表２Ａ、表２Ｂに示す値にて熱間圧延を行った。熱間圧延線材の直径を表２Ａ、表２Ｂの線材の線径に示す。
熱間圧延線材の組織、初析セメンタイト面積率、粒界フェライト及びベイナイトの面積率、パーライト面積率は、それぞれ前述した鋼線の金属組織の観察及び面積率の測定と同様の方法に従い、評価した。その結果を表２Ａ、表２Ｂに示す。使用した電界放射形走査電子顕微鏡は、日本電子株式会社製ＪＳＭ７１００Ｆである。また、画像解析ソフトウエアは、米国立衛生研究所のＩｍａｇｅ－Ｊを用いた。
本開示の実施例、比較例とも、熱間圧延は、まず、ビレットを１０００～１１００℃まで加熱した後、圧延し、リング状にする巻取り温度、巻取り後６２０℃までの冷却速度（冷却速度Ａ１）、６２０℃から５７０℃までの冷却速度（冷却速度Ａ２）を表２Ａ、表２Ｂに示す値にて熱間圧延を行った。熱間圧延線材の直径を表２Ａ、表２Ｂの線材の線径に示す。
熱間圧延線材の組織、初析セメンタイト面積率、粒界フェライト及びベイナイトの面積率、パーライト面積率は、それぞれ前述した鋼線の金属組織の観察及び面積率の測定と同様の方法に従い、評価した。その結果を表２Ａ、表２Ｂに示す。使用した電界放射形走査電子顕微鏡は、日本電子株式会社製ＪＳＭ７１００Ｆである。また、画像解析ソフトウエアは、米国立衛生研究所のＩｍａｇｅ－Ｊを用いた。
【0076】
（鋼線の製造）
前記のように得られた線材を用いて、表２Ａ、表２Ｂに示す条件にて、伸線加工（乾式伸線）及び熱処理を行い、鋼線を得た。なお、乾式伸線は、前処理として、酸洗もしくはベンディングでスケール除去を行い、石灰皮膜処理を行った後、１パス当たりの減面率１２～３０％で伸線を行った。鋼線の線径を表２Ａ、表２Ｂに示す。
伸線後の焼鈍は、流動床炉を用いて行った。流動床の条件（保持温度及び保持時間）を表２Ａ、表２Ｂに示す。
この後、一部の鋼線について、表面に形成された酸化スケールを６０℃、１７％塩酸で溶解除去、水洗後、フラックスである塩化アンモニウム亜鉛溶液に通材後、４５０℃～４６０℃程度に調温された溶融亜鉛中に通材し、引き上げて、溶融亜鉛めっき鋼線を製造した。なお、めっきをするか否か、については任意である。
前記のように得られた線材を用いて、表２Ａ、表２Ｂに示す条件にて、伸線加工（乾式伸線）及び熱処理を行い、鋼線を得た。なお、乾式伸線は、前処理として、酸洗もしくはベンディングでスケール除去を行い、石灰皮膜処理を行った後、１パス当たりの減面率１２～３０％で伸線を行った。鋼線の線径を表２Ａ、表２Ｂに示す。
伸線後の焼鈍は、流動床炉を用いて行った。流動床の条件（保持温度及び保持時間）を表２Ａ、表２Ｂに示す。
この後、一部の鋼線について、表面に形成された酸化スケールを６０℃、１７％塩酸で溶解除去、水洗後、フラックスである塩化アンモニウム亜鉛溶液に通材後、４５０℃～４６０℃程度に調温された溶融亜鉛中に通材し、引き上げて、溶融亜鉛めっき鋼線を製造した。なお、めっきをするか否か、については任意である。
【0077】
前記のようにして得た鋼線の組織評価及び引張試験を実施した。
組織評価は、フェライト粒界のフラクタル次元、アスペクト比１．０～２．５の球状セメンタイト、該球状セメンタイトが分散したフェライト、及びラメラ間隔が０．３μｍ以上のパーライトの合計面積率（表３Ａ、表３Ｂにおいて「（Ａ）アスペクト比２．５以下の球状セメンタイト、該球状セメンタイトが分散したフェライト、及び粗大ラメラパーライトの合計面積率」と表記）、アスペクト比１．０～２．５の球状セメンタイトに対し、アスペクト比１．０～２．５、かつセメンタイトの長径が０．１～０．５μｍの大きさの球状セメンタイトの面積率（表３Ａ、表３Ｂにおいて「アスペクト比２．５以下の球状セメンタイトにおいて長径が０．１～０．５μｍの割合」と表記）、（Ｂ）ラメラ間隔０．３μｍ未満のパーライト組織及びベイナイトの合計面積率、（Ｃ）その他の組織の合計面積率で評価した。なお、（Ｃ）その他の組織としては、上記（Ａ）及び（Ｂ）以外、すなわち、アスペクト比が２．５超のセメンタイトが分散したフェライト又はセメンタイトが分散していないフェライトである。評価する方法は前述の方法に従った。図４は、実施例の鋼線の中心領域において観察された球状セメンタイトの一例を示すＳＥＭ画像である。
なお、球状セメンタイトが２個以上の複数個が連結されて前述のくびれ部を有するものは、くびれ部で分けてそれぞれ測定した。
組織評価は、フェライト粒界のフラクタル次元、アスペクト比１．０～２．５の球状セメンタイト、該球状セメンタイトが分散したフェライト、及びラメラ間隔が０．３μｍ以上のパーライトの合計面積率（表３Ａ、表３Ｂにおいて「（Ａ）アスペクト比２．５以下の球状セメンタイト、該球状セメンタイトが分散したフェライト、及び粗大ラメラパーライトの合計面積率」と表記）、アスペクト比１．０～２．５の球状セメンタイトに対し、アスペクト比１．０～２．５、かつセメンタイトの長径が０．１～０．５μｍの大きさの球状セメンタイトの面積率（表３Ａ、表３Ｂにおいて「アスペクト比２．５以下の球状セメンタイトにおいて長径が０．１～０．５μｍの割合」と表記）、（Ｂ）ラメラ間隔０．３μｍ未満のパーライト組織及びベイナイトの合計面積率、（Ｃ）その他の組織の合計面積率で評価した。なお、（Ｃ）その他の組織としては、上記（Ａ）及び（Ｂ）以外、すなわち、アスペクト比が２．５超のセメンタイトが分散したフェライト又はセメンタイトが分散していないフェライトである。評価する方法は前述の方法に従った。図４は、実施例の鋼線の中心領域において観察された球状セメンタイトの一例を示すＳＥＭ画像である。
なお、球状セメンタイトが２個以上の複数個が連結されて前述のくびれ部を有するものは、くびれ部で分けてそれぞれ測定した。
【0078】
［引張試験］
引張試験は、島津製作所製オートグラフＡＧ－２５０Ｋ及び解析ソフトＴＲＰＥＺＩＵＭＸを用いて、前述の方法で試験を行った。吸収エネルギーは同ソフトウエアを用いて破断までの荷重と歪から計算した結果を評価体積（断面積×チャック間長さ）で除した値で評価した。吸収エネルギー１５５０Ｊ／ｃｍ２以上を良好と判断した。
引張試験は、島津製作所製オートグラフＡＧ－２５０Ｋ及び解析ソフトＴＲＰＥＺＩＵＭＸを用いて、前述の方法で試験を行った。吸収エネルギーは同ソフトウエアを用いて破断までの荷重と歪から計算した結果を評価体積（断面積×チャック間長さ）で除した値で評価した。吸収エネルギー１５５０Ｊ／ｃｍ２以上を良好と判断した。
【0079】
水準Ａ１～Ａ２８は、いずれも本開示の実施例であり、全ての鋼線で引張強度が５００～１２００ＭＰａであり、かつ、吸収エネルギー１５５０Ｊ／ｃｍ２以上の優れた特性を示した。
Ｂ１は、現行の通常Ｚｎめっき線に使用される鋼組成であり、Ｃ量が低く、引張強度が低いため、吸収エネルギーが低く、また、破断伸びも大きいため、製網した金網で落石を受け止めた際、張り出しも大きくなると考えられる。
Ｂ２は、Ｃ量が過剰であるため、破断伸びが低下し、ねじり試験において縦割れが発生し、吸収エネルギーが低下した例である。
Ｂ３は、Ｍｎ量が過剰であるため、熱間圧延時にマルテンサイトやベイナイト等の過冷組織が生成し、伸線時に割れが発生した例である。
Ｂ４は、圧延材のフェライト面積率が低く、かつ、熱処理が式（Ａ）を満たしておらず、再結晶が進行し、フェライト粒界のフラクタル次元が低くなったため、吸収エネルギーが低下した例である。
Ｂ５は、熱処理時、高温での保持時間が長時間であり、セメンタイトの球状化が過剰に進行したため、十分な引張強さ、吸収エネルギーが得られなかった例である。
Ｂ６は、鋼線の引張強さが大きいうえで、熱処理時の温度が低く、保持時間が短いため、球状セメンタイトが粗大化せず、かつ、フェライト粒の回復が少ないため、フラクタル次元が小さくなり、吸収エネルギーが低下した例である。
Ｂ７は熱処理時の保持時間が短いため、球状セメンタイトが粗大化せず、かつ、フェライト粒の回復が少ないため、破断伸びや絞りが低下したことで、吸収エネルギーが低下した例である。
Ｂ８は熱処理時、高温であったため、再結晶、オーステナイト化が進行し、フェライト粒界のフラクタル次元が低くなった他、ベイナイトの面積率が増え、破断伸びが低下し、ねじり試験において縦割れが発生したため、吸収エネルギーが低下した例である。
Ｂ９は、伸線加工歪が小さいため、セメンタイトの球状化及びフェライト粒の再結晶が進行せず、フラクタル次元が低下し、吸収エネルギーが低下した例である。
Ｂ１は、現行の通常Ｚｎめっき線に使用される鋼組成であり、Ｃ量が低く、引張強度が低いため、吸収エネルギーが低く、また、破断伸びも大きいため、製網した金網で落石を受け止めた際、張り出しも大きくなると考えられる。
Ｂ２は、Ｃ量が過剰であるため、破断伸びが低下し、ねじり試験において縦割れが発生し、吸収エネルギーが低下した例である。
Ｂ３は、Ｍｎ量が過剰であるため、熱間圧延時にマルテンサイトやベイナイト等の過冷組織が生成し、伸線時に割れが発生した例である。
Ｂ４は、圧延材のフェライト面積率が低く、かつ、熱処理が式（Ａ）を満たしておらず、再結晶が進行し、フェライト粒界のフラクタル次元が低くなったため、吸収エネルギーが低下した例である。
Ｂ５は、熱処理時、高温での保持時間が長時間であり、セメンタイトの球状化が過剰に進行したため、十分な引張強さ、吸収エネルギーが得られなかった例である。
Ｂ６は、鋼線の引張強さが大きいうえで、熱処理時の温度が低く、保持時間が短いため、球状セメンタイトが粗大化せず、かつ、フェライト粒の回復が少ないため、フラクタル次元が小さくなり、吸収エネルギーが低下した例である。
Ｂ７は熱処理時の保持時間が短いため、球状セメンタイトが粗大化せず、かつ、フェライト粒の回復が少ないため、破断伸びや絞りが低下したことで、吸収エネルギーが低下した例である。
Ｂ８は熱処理時、高温であったため、再結晶、オーステナイト化が進行し、フェライト粒界のフラクタル次元が低くなった他、ベイナイトの面積率が増え、破断伸びが低下し、ねじり試験において縦割れが発生したため、吸収エネルギーが低下した例である。
Ｂ９は、伸線加工歪が小さいため、セメンタイトの球状化及びフェライト粒の再結晶が進行せず、フラクタル次元が低下し、吸収エネルギーが低下した例である。
【0080】
（金網の製造及び評価）
上記の実施例のうち、Ａ２、Ａ６、Ａ７、Ａ９、Ａ１３、Ａ１５、Ａ１６、Ａ１９、Ａ２４並びに比較例として、Ｂ１、Ｂ５、Ｂ６の各鋼線にＺｎ系めっきを施した後、菱形金網に製網し、金網の吸収エネルギー特性を評価した。めっきの成分及び付着量、金網の吸収エネルギーを表４に示す。
上記の実施例のうち、Ａ２、Ａ６、Ａ７、Ａ９、Ａ１３、Ａ１５、Ａ１６、Ａ１９、Ａ２４並びに比較例として、Ｂ１、Ｂ５、Ｂ６の各鋼線にＺｎ系めっきを施した後、菱形金網に製網し、金網の吸収エネルギー特性を評価した。めっきの成分及び付着量、金網の吸収エネルギーを表４に示す。
【0081】
【表4】
【0082】
Ｚｎ系めっきの方法は、溶融めっきであり、溶融したＺｎのめっき浴に鋼線を通し、引き揚げることでめっきを施した。なお、Ｚｎ以外にＡｌなどを添加しためっきを施す場合、Ｚｎめっきを行った後に、ＺｎとＡｌなどを混合しためっき浴に浸漬、引き揚げることで、めっきを行った。
【0083】
次に、金網のエネルギー吸収能の評価方法について述べる。
まず、前記の溶融Ｚｎ系めっき線を、大きさ３ｍ×３ｍ、目合い５０ｍｍ×５０ｍｍのひし型金網に製網した。
そのようにして製作した金網を四方のうち対となる両面をボルトで固定し、残った面をロープで固定した後、直径０．７ｍ、重さ１．６ｔの球状の錘を種々の高さから落下させた。そして、落錘により貫通しない最大の高さから、金網が吸収できるエネルギー（ｋＪ）として算出し、そのエネルギーを金網に使用しためっき線の断面積で除した値で金網の吸収エネルギー（ｋＪ／ｍｍ２）を評価した。
高エネルギー吸収金網の判定基準として前記の金網の吸収エネルギー（ｋＪ／ｍｍ２）が ４．５ｋＪ／ｍｍ２以上とした。
表４に示すように、実施例の鋼線を用いて製網した金網はいずれの水準でも優れた吸収エネルギーを示した。
まず、前記の溶融Ｚｎ系めっき線を、大きさ３ｍ×３ｍ、目合い５０ｍｍ×５０ｍｍのひし型金網に製網した。
そのようにして製作した金網を四方のうち対となる両面をボルトで固定し、残った面をロープで固定した後、直径０．７ｍ、重さ１．６ｔの球状の錘を種々の高さから落下させた。そして、落錘により貫通しない最大の高さから、金網が吸収できるエネルギー（ｋＪ）として算出し、そのエネルギーを金網に使用しためっき線の断面積で除した値で金網の吸収エネルギー（ｋＪ／ｍｍ２）を評価した。
高エネルギー吸収金網の判定基準として前記の金網の吸収エネルギー（ｋＪ／ｍｍ２）が ４．５ｋＪ／ｍｍ２以上とした。
表４に示すように、実施例の鋼線を用いて製網した金網はいずれの水準でも優れた吸収エネルギーを示した。
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
